光纤搪瓷光栅传感器通用解调系统研究

光纤搪瓷光栅传感器通用解调系统研究

一、光纤珐珀-光栅传感器通用解调系统研究(论文文献综述)

王冰[1](2021)在《复合式法珀腔温度压力双参数解调技术研究》文中研究表明光纤法布里珀罗腔传感器是伴随着光纤技术发展出现的新型传感器,具有灵敏度高、体积小、稳定性好的特点,所以广泛应用于工业生产、矿产开采、航天航空等领域的温度和压力测量方面。常规光纤法布里珀罗传感器只能实现对温度或压力的单一物理量测量。在高温环境下对压力测量会因为传感器存在压力-温度交叉灵敏度,导致压力测量结果出现偏差。为实现高温环境下的压力值准确测量,本文采用具有复合腔结构的光纤法布里珀罗腔传感器用于温度和压力的同时测量,并实现对压力测量结果的温度补偿,获得准确的压力测量值。并针对温度压力同时测量深入研究复合式法布里珀罗腔传感解调技术,主要研究工作如下:首先,从法布里珀罗腔的干涉原理出发,推导了单腔和复合腔光纤法布里珀罗传感器的干涉数学模型,传感器腔长与干涉光谱相位之间的关系,研究了传感器的不同端面反射率和不同腔长下的单腔和复合腔传感器输出干涉光谱变化特性。介绍典型的光纤法布里珀罗腔传感解调方案的原理,并对各个解调方案进行了误差分析。其次,设计并搭建复合式法布里珀罗腔传感解调系统,主要包括光路、电路和软件部分。光路部分主要包括采用模块化SLD光源照射传感器,采用微型光谱仪模块采集传感器反射光谱进行解调。电路部分主要包括SLD光源恒流、恒温驱动电路,信号处理控制电路完成微型光谱仪模块的驱动,对光谱信号进行A/D采样处理,并利用FPGA作为控制芯片解调电路完成干涉光谱信号解调处理,实现传感器的腔长测量。最后,对完成设计开发的解调系统电路和软件设计进行测试,主要包括对光谱仪的驱动测试、A/D采样电路驱动程序测试和系统的整体测试。搭建实验验证平台,对解调系统进行了在600℃和700KPa下进行了压力和温度验证试验,得到了传感器在700KPa下的空气腔的压力灵敏度为-0.296nm/KPa,基底腔的温度灵敏度为0.28nm/℃,并给出完成温度补偿修正后的压力值与基底腔和空气腔腔长之间的关系。

董鑫[2](2021)在《光纤式温盐深多参数传感器研究》文中认为温度、盐度、深度是海洋观测中最基本的测量参数,在海洋资源的开发、保护等方面,温盐深基本参数的精确测量具有重要意义。传统的温盐深检测多采用温盐深剖面仪,但在小型化、同步测量和分布式检测方面存在一定的局限性。近年来发展迅速的光纤传感器因结构紧凑,抗电磁干扰和易于网络化等优点在多参数测量方面得到广泛的应用。本文结合温盐深多参数测量的需求,利用多传感单元组合的方式,设计了多种反射式多参数传感探头,实现海水温度、盐度和深度的多参数测量。主要研究工作包括以下几方面内容:首先分析了国内外海洋温盐深传感器的种类和各自特点,并对光纤式多参数检测的结构进行了总结对比,确定以多种传感结构组合为传感探头设计的基础原则。研究了传感器设计相关的理论基础和传感原理,为实验和仿真分析提供一定的理论保障。然后利用Rsoft软件对锥形结构、锥腰直径和锥腰长度三个参数进行优化分析,得到在锥柱结构下,当锥腰直径为7.2um,锥长1100um时折射率灵敏度高。介绍了 COMSOL软件在不同温盐深环境下的仿真方法,并搭建仿真模型验证了多传感单元组合测量的可行性,为传感器的制备提供了理论支撑。最后设计并制作了微锥形温盐深传感器,搭建了完整的温盐深检测系统,并对传感器的性能进行测试。详细介绍了微锥和薄膜珐珀腔的制作过程,然后熔接形成传感探头证明了该结构可以实现海水温度、盐度和深度的测量,灵敏度为:0.0831nm/℃,-99.94nm/RIU和-0.233nm/cm。又详细介绍了一种更稳固的错位型传感探头的制备和测试。先介绍错位型结构的制作方法并根据透射谱进行了结构优化。通过傅里叶变换提取出每个特征对应的光谱,得到该结构的传感探头对于温度、盐度和深度的灵敏度分别为0.0505nm/℃,-79.83nm/RIU和-0.189nm/cm。设计了用于传感探头封装的封装结构,并有可能应用于高压的实验测试中。本文主要完成了基于光纤的温盐深传感探头新型结构的设计、仿真分析、传感原理分析、传感器封装设计及多参数解调方案的确定。为解决温盐深传感器小型化,多参数测量问题,提高传感器的检测性能提供了一种实施方案。

沈凤[3](2021)在《面向高温管道多参量测试的光纤传感器研究》文中研究说明高温管道广泛应用于大型核电装置中,其安全运行对于人类生命安全和核电厂的可靠性至关重要,因此,需要实时监测核电系统中管道结构的健康状态。高温管道运行在高压、强振动、强电磁干扰的环境下,致使传统电子传感器很难在该环境下正常工作。而光纤传感器具有抗电磁干扰、耐高温高压等优势,在核电厂高温管道的监测中呈现巨大应用潜力。本文为满足高温管道中压力和加速度参量的监测需求,进而检测管道是否发生泄漏和振动损伤。研制了耐高温的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)压力传感器和光纤珐珀(Fabry-Perot,F-P)加速度传感器。主要研究工作如下:针对压力参量的测量,设计封装了一种基于矩形膜片的FBG压力传感器。对测量压力的FBG分别采用全覆盖粘贴、两端预拉粘贴的两种方式封装,并对封装好的传感器进行实验验证。对比两种方式封装压力传感器的温度压力交叉灵敏度,结果表明两端预拉粘贴封装传感器的交叉敏感度较小。开展了两端预拉封装压力传感器在200℃环境中2小时的高温实验,并对0~11MPa压力范围内的压力特性研究,得出传感器在高温前、后的压力灵敏度基本一致,压力传感特性好。针对加速度参量的测量,基于双端梁的光纤F-P加速度传感模型,利用金属双端梁设计制作出光纤F-P加速度传感器,并进行相关特性研究。考虑到管道运行的高温高压环境,用激光焊接金属制作出2个不同腔长的加速度传感器,通过静态实验验证了腔长小的加速度传感器的灵敏度较大。对腔长小的加速度传感器开展动态响应特性和温度特性研究,得出在10~200Hz范围内传感器的频率响应特性好,但温度加速度交叉灵敏度较大。为降低温度对加速度测量的影响,以镀铝膜的石英双端梁为弹性结构,设计制作出体积小、质量较轻的光纤F-P加速度传感器。研究结果表明,传感器在10~200Hz范围内的频率响应特性好,加速度灵敏度为0.559nm/g,分辨率为2.25mg,在50~250℃温度范围内的温度加速度交叉灵敏度为0.049g/℃。

张天阳[4](2020)在《光纤法珀传感器低相干高速解调的设计与实现》文中提出非本征型光纤法珀传感器具有体积小、灵敏度高、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于生物医疗传感、化学传感、结构健康监测等领域,而高温、高压、强辐射等极端环境下的光纤法珀传感器应用成为研究的重点。其中,光纤法珀传感器解调技术的发展是解决应用需求问题的关键。本文对低相干光纤法珀传感器解调技术的原理及关键技术进行了研究,分析对比了强度解调法、光谱法及偏振相关解调技术,提出了基于鲍威尔透镜的非扫描相关高速解调技术。主要研究内容如下:(1)根据低相干相关解调原理,建立了相应的数学模型,结合非本征光纤法珀传感器的干涉原理进行了信号分析与仿真,分析了相关干涉信号特征。(2)搭建了低相干相关解调系统光路,将鲍威尔透镜引入线状光斑整形装置,并对线状光斑整形装置进行了仿真对比分析;设计了相应的光斑整形装置暗盒结构,减小了空间杂散光对相关干涉信号的干扰,提高了解调系统的实用性和稳定性。(3)设计了解调系统的硬件电路,主要包括电源电路、高速采样电路、高速线阵图像传感器的驱动电路及串口调试电路,并编写了相应的驱动程序。采用FPGA芯片进行信号处理,提高解调系统信号处理速度。(4)采用所设计的低相干相关解调技术方案,搭建了相应的解调实验装置,并通过对法珀腔光纤压力传感器的解调进行了测试。对蓝宝石光纤法珀传感器进行了封装及稳定性测试实验,根据互相关算法,得到了不同压力条件下的光纤法珀传感器腔长对应的线阵图像传感器像素数,在50~350℃的温度范围内对传感器进行了0~3MPa压力范围内的压力传感实验,实现了数据刷新率优于2 k Hz的解调速率。

李卓玥[5](2020)在《面向核电装置中的光纤温度和差压传感器应用研究》文中指出光纤传感器以其体积小、重量轻、抗电磁干扰、稳定性高等优势,已有很多研究人员研究其在辐照环境下的应用。尽管光纤传感器在发展中已经形成了各种适用于不同环境的产品,但是随着传感测量的发展,对光纤传感器的稳定性和精度等提出了更高的要求。针对核电装置中温度及差压的测量,传统的电子传感器较难于在高温环境下工作,因此本文考虑运用光纤传感器,提出了光纤珐珀和光栅两种结构的温度传感器,以及光纤光栅差压传感器。本文首先针对国内外光纤传感器在核辐照环境下的研究进行了调研,设计制作的光纤珐珀(Fabry-Perot,F-P)温度传感器,其温度灵敏度约为12.0 pm/℃,光纤光栅温度传感器的温度灵敏度约为1214 pm/℃左右。光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)采用飞秒激光刻写技术以提高FBG的辐照稳定性。通过伽马辐照实验,研究了在辐照环境下FBG的特性:辐照会使得FBG的中心波长发生漂移。因此,需考虑如何减小辐照对FBG的影响,提出了通过热退火的方式。在辐照后对比了辐照和未辐照FBG的温度特性,2 MGy伽马辐照会导致FBG的温度灵敏度不稳定。针对现有辐照环境下使用温度传感器接口,设计了适用于光纤传感器的封装。基于应变的原理设计制作了两种光纤FBG差压传感器,并对其进行了实验测试。首先使用了悬臂梁测试了FBG的应变特性,基于实验设计了双、单膜片差压传感器。双膜片的差压传感器结构较大,为了应用于核辐照环境,采用全金属封装后较重,灵敏度较小。单膜片差压传感器设计简化了结构,通过实验验证发现8个正反粘贴的FBG联合计算,其差压灵敏度为35.0 pm/kPa。为了进一步缩小差压传感器的尺寸,设计了更优的方案,并对该方案进行了仿真和分析。

王婷婷[6](2020)在《光纤法珀压力传感系统研究》文中提出随着光纤传感技术的发展,光纤法珀压力传感器以其体积小、质量轻、不受电磁干扰等优点被广泛应用。所以研究实用性强、测量精度高、一致性好的光纤法珀压力传感器有很重要的意义。本文首先介绍了光纤法珀压力传感器和解调系统的研究现状及其应用,在光纤法珀传感多光束干涉原理的基础上对光纤法珀腔的输出光谱特性进行了分析,对几种光纤法珀传感解调算法做了理论研究。设计了台面膜传感器结构,分析了法珀腔腔长对反射信号的影响以及台面膜半径、膜片厚度以及台面高度对挠度的影响,并用ANSYS结构力学仿真对台面膜结构进行建模,对均布载荷的情况下,台面中心点位移的变化进行分析。为台面膜结构的优化设计提供了理论和仿真基础,具有一定的参考价值。对光纤法珀压力传感系统进行了研究,主要包括解调系统的硬件以及软件部分的设计。其中,硬件部分主要对宽谱光源和标准具进行了测试与分析;软件部分采用虚拟仪器开发平台Lab VIEW软件进行了采集程序的编写、插值算法的设计以及标准具波长算法的程序设计,对几种寻峰算法进行了仿真分析。实现了光谱数据的采集、寻峰及波长计算算法。最后对实验室现有的F-P压力传感器以及解调仪进行了评价,对解调仪的性能进行了实验验证,采用高精度解调仪对光纤法珀压力传感器的波长进行了标定实验,并对待评价解调仪的重复性以及稳定性进行了实验验证。

刘丹华[7](2019)在《非本征光纤珐珀传感器及其解调研究》文中指出近年来,光纤传感器因其绝缘性好、灵敏度高、不受电磁干扰等优点在众多领域得到发展应用。在众多种类的光纤传感器中,非本征珐珀传感器因其本身结构简单、体积小且波长变化范围较广,在光纤传感领域得到较为广泛的应用。目前,非本征珐珀传感器已然成为国内外传感技术的研究热点。本文对非本征光纤珐珀传感器及其解调进行了深入研究。首先简述光纤珐珀传感器的研究现状,并对其分类以及应用状况进行介绍;然后分析本文主要研究对象EFPI光纤传感器的干涉原理、压力传感机理和温度传感机理,对EFPI的解调方法进行详细的叙述,提出采用Comsol软件对EFPI传感器进行结构和受力实验仿真,仿真结果表明,对EFPI光纤传感器施加载荷,其中间部位受力最大,不同载荷下波峰对压力的应变灵敏度会发生变化;其次,重点介绍EFPI光纤传感器的制备及解调实验。阐述传统EFPI光纤传感器的制作过程并利用Matlab对其干涉谱进行二次绘图,采用Matlab函数进行极值判断,多峰法进行腔长解调,利用格拉布斯准则将有误差的腔长剔除,再通过压力加载实验研究EFPI传感器的横向负载特性,实验结果表明,EFPI光纤传感器的腔长随着压力的增加而增长,且增长的大小与仿真结果一致;最后提出EFPI/FBG串联复用结构,分析复用原理并进行复用传感实验,证实EFPI/FBG串联复用传感器能够同时测量温度和应变,实现温度自补偿。

解真东[8](2019)在《光纤珐珀传感器在空气/水动力学方面的应用研究》文中研究指明空气动力学测试是航空航天和武器装备研制最基本的测试项目之一。目前,国内主要使用基于电阻应变计传感器的电阻天平进行气动力测量,但由于电阻应变计传感器存在温漂大,高温不稳定,易受电磁干扰等局限,使得电阻天平在恶劣环境下难以达到高精度测试要求。光纤传感器具有尺寸小、抗电磁干扰、耐高温、响应快、可靠性好、灵敏度高等优点,为探索新的风洞天平测力技术提供了新思路。本文提出一种超高灵敏度,低温度系数的全光纤法布里-帕罗应变传感器(Fabry-Perot sensor,FP),并应用于不同类型的测力天平来实现对不同航空、航天模型的空气动力学测试。其中,与中国空气动力研究与发展中心合作研制的六分量光纤天平在超高声速风洞中实现了在不同温度下对高超声速风洞常用标准模型进行了空气动力学测试。实验结果表明,基于此传感器的光纤天平具有高重复性的温度补偿系数、低于0.4%的高静态测量精度,以及天平受力大小与传感器输出的超高线性度。在风速为马赫4(常温)、马赫8(750K)的风洞测试中,此光纤天平实现了对标模的气动力系数的高精度测量,所有状态均达到并超过了设计指标(1.5%),且绝大部分试验的重复精度小于1%;并且所测得的气动特性系数随攻角变化规律较好的吻合风洞常规应变计天平试验结果。基于此光纤珐珀应变传感器研制研发的7杆光纤天平已分别在水洞、高速风洞、超高速风洞等应用场景实现了应用,并实现了高湿环境下的长期稳定性使用、高温环境下的高精度测量、以及解决了强振动干扰环境下的高精度测量问题。

王斌[9](2019)在《光纤点式分布式多传感器信号融合及软件设计》文中研究指明随着光纤传感技术的发展,光纤传感器凭借其显着的优点,已在工业和军事领域得到了广泛的应用。但是在快速发展的同时,依旧存在很多问题。现如今,大多数光纤解调系统只能处理一种传感器信息,无法对多种传感器信号进行深度融合使用;同时,传统的分布式光纤测温效果不理想;解调系统的解调精度和解调速度还无法完全满足工业应用的需要。本论文基于以上问题,做了如下工作:1.简要介绍了光纤传感技术及光纤传感器的基本原理和解调方法,并对信号融合技术及过程进行了理论分析。2.针对传统光纤传感解调系统未能将光纤点式信号与分布式信号进行融合的问题,本文设计并集成了一套光纤点式分布式多传感器融合解调系统,可同时测量点式传感器和分布式传感器信号,并通过利用多个点式FBG传感器来提高分布式温度测量的精度,实现了点式分布式信号的深度融合校准。对于综合解调系统中所使用到的各种解调算法进行了简要介绍,其中包括CZT解调算法、局部拟合寻峰解调算法和拉曼测温双路解调算法等,分析了各种解调算法的适用场合及精度,其中相位波动为±0.0032rad,波长波动为±0.002nm。3.为了提高系统的解调精度,本文对解调前光谱数据及解调后结果数据的噪声进行分析后,根据需求采取了多种去噪算法,并实际应用于解调系统中,经过实验验证,通过去噪算法的优化,系统输出波动降低了84%,点式FBG温度测量和点式FP压力测量的测量线性度均达99.9%以上,分布式测温精度提高了54%,并且解调系统更加稳定,可正常工作于不同环境中。4.针对实际应用项目中要求的图形可视化和一体化系统表现,本文基于C++语言开发了一套应用于光纤点式分布式多传感器的软件系统,该系统采用分层设计模式及模块化设计方法,降低了各个功能间的耦合性,使软件结构更加明确。同时,针对软件系统中出现的UDP丢包、数据库查询缓慢、多线程无法同步及软件安全性等问题进行了分析并提出了具体解决方案,使得软件更高效、更安全的运行。

孙藤鹏[10](2019)在《无机物掺杂聚合物光纤湿度传感性能研究》文中认为环境湿度对动植物健康,设备精度等方面都有重要影响。无论是报警型湿度传感器还是监测型湿度传感器都受到了广泛的关注。面对要求越来越高的工程应用,湿度传感器不仅需要能够做到高精度测量,还需要能够做到大范围监测,实现网络化应用。因此体积庞大,精度低的传统湿度传感器渐渐被大多数应用环境淘汰。与电学湿度传感器相比,基于光学信号的光纤传感器具有本质安全,体轻质小,抗电磁干扰,可串联成网等优点。随着光栅写入技术的成熟,光栅可以被大批量制备且性能稳定,能够做到分布式测量。这使得光栅在光纤传感领域被大量使用。聚酰亚胺具有良好的耐候性和耐高温性能,且对相对湿度具有线性响应。因此聚酰亚胺是一种优良的湿度敏感材料。但目前基于聚酰亚胺的湿度传感器仍存在灵敏度较低,重复性较差的问题。本课题采用无机湿敏材料与聚酰亚胺结合和改性聚酰亚胺两种方案来提高基于聚酰亚胺的湿度传感器的性能。另外测试了传感探头在75℃下的重复性和灵敏度。本文分析了无机湿敏材料改良聚酰亚胺湿度传感性能的原理,并通过实验证明了在维持相近的响应时间的情况下,活性炭能够将基于聚酰亚胺传感器的灵敏度提高166%,到达0.97 pm/%R,并且能够提高传感器的重复性,最大偏差和标准差分别为±3%和1.25,而氯化锂则是能将传感器灵敏度提高67%,到达1pm/%RH,但却将传感器的重复性削弱,最大偏差和标准差分别为±8%和2.30。本文设计的以弱极性材料为基体,强吸水性材料为填充材料,弱吸水性材料为基体表面覆盖材料的新型结构聚合物-氯化锂-活性炭(PLC)展现出优异的灵敏度(2.36 pm/%RH)和重复性(最大偏差为±1.6%)。此外,本文还分析了利用羧基和羟基改性聚酰亚胺,改善聚酰亚胺湿度传感性能的原理。利用改性聚酰亚胺制作了湿度传感探头,实验证明:羟基改性的聚酰亚胺能够将传感器的湿度灵敏度提高69%,达到0.97 pm/%RH,并且维持良好的重复性,其最大偏差和标准差分别为±3.8%RH和1.82;而基于羧基改性聚酰亚胺传感探头的湿度灵敏度提高了150%,达到1.2 pm/%RH,但重复性下降,其最大偏差和标准差分别为±4.2%和2.5。由于聚酰亚胺的耐高温性能,各类传感器在75℃下进行了传感性能测试。实验结果表明:各类传感探头的湿度灵敏度都有提高,但聚酰亚胺由于处于玻璃态而性能提升较小。各类传感探头的重复性随着温度的升高都有下降,其中基于纯聚酰亚胺的传感探头受温度影响最大,而基于活性炭掺杂聚酰亚胺的传感探头受温度影响最小。

二、光纤珐珀-光栅传感器通用解调系统研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、光纤珐珀-光栅传感器通用解调系统研究(论文提纲范文)

(1)复合式法珀腔温度压力双参数解调技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 光纤法布里珀罗传感器研究现状
        1.2.1 单参量测量传感器
        1.2.2 温度-压力双参量测量传感器
    1.3 国内外光纤法布里珀罗腔解调方法研究现状
        1.3.1 强度解调法
        1.3.2 相位解调法
    1.4 本课题主要研究内容
2 法布里珀罗腔传感器基本理论及解调方法
    2.1 法布里珀罗传感器干涉原理
    2.2 复合式法布里珀罗传感器传感原理
    2.3 光纤法布里珀罗传感器光谱特性
        2.3.1 单腔法布里珀罗传感器
        2.3.2 复合式法布里珀罗传感器
    2.4 法布里珀罗传感器的典型光谱解调法
    2.5 本章总结
3 复合式法布里珀罗腔传感解调系统设计
    3.1 复合式法布里珀罗腔传感解调系统搭建
        3.1.1 宽带光源的选择
        3.1.2 信号探测单元的选型
        3.1.3 其他光学器件选型
    3.2 解调系统的电路设计
        3.2.1 光源驱动电路设计
        3.2.2 电源模块电路设计
        3.2.3 FPGA最小系统电路设计
        3.2.4 光谱仪模块驱动电路设计
        3.2.5 A/D采样电路设计
        3.2.6 电路总体设计
    3.3 解调系统的软件驱动设计
        3.3.1 光谱仪模块驱动设计
        3.3.2 A/D采样驱动设计
    3.4 复合式法布里珀罗腔传感器算法研究
        3.4.1 解调算法
        3.4.2 腔长计算
    3.5 本章设计
4 复合式法布里拍罗传感系统测试与实验
    4.1 解调系统的硬件及软件的调试
        4.1.1 光谱仪驱动测试
        4.1.2 A/D采样测试
    4.2 复合式法布里珀罗解调系统的温度和压力实验
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及成果
致谢

(2)光纤式温盐深多参数传感器研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景、目的与意义
    1.2 海洋温盐深传感器的研究现状
        1.2.1 电子式温盐深传感器国内外研究现状
        1.2.2 光纤式温盐深传感器国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第二章 光纤温盐深传感器传感原理
    2.1 双锥形光纤传输理论
    2.2 光纤Mach-Zehnder干涉型传感工作原理
        2.2.1 折射率传感原理
        2.2.2 应力传感原理
        2.2.3 温度传感原理
    2.3 光纤Fabry-Perot干涉型传感器原理
    2.4 本章小结
第三章 光纤温盐深传感器的仿真分析
    3.1 锥形结构的选择与仿真优化
        3.1.1 锥形结构的选择
        3.1.2 Rsoft软件简介
        3.1.3 锥腰直径的仿真
        3.1.4 锥腰长度的仿真
    3.2 光纤温盐深传感器仿真分析
        3.2.1 COMSOL软件简介
        3.2.2 光纤温盐深传感器仿真原理
        3.2.3 光纤温盐深传感器仿真分析
    3.3 本章小结
第四章 微锥型光纤温盐深传感器设计与实验
    4.1 传感探头的设计与制作
        4.1.1 锥形结构的制作
        4.1.2 薄膜式珐珀腔的制作
    4.2 传感探头性能测试与分析
        4.2.1 温度传感实验
        4.2.2 折射率传感实验
        4.2.3 深度传感实验
    4.3 本章小结
第五章 错位型光纤温盐深传感器设计与实验
    5.1 传感探头的设计与制作
    5.2 传感探头结构优化
    5.3 传感探头性能测试与分析
        5.3.1 温度传感实验
        5.3.2 折射率传感实验
        5.3.3 深度传感实验
    5.4 封装结构的设计
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文、专利和参与的项目
学位论文评阅及答辩情况表

(3)面向高温管道多参量测试的光纤传感器研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 高温环境下光纤压力传感器研究现状
        1.3.2 高温环境下光纤加速度传感器研究现状
    1.4 本论文主要研究内容及章节安排
第二章 光纤传感器的基本理论
    2.1 光纤光栅传感器的基本理论
        2.1.1 光纤光栅的应变传感理论
        2.1.2 光纤光栅的温度传感理论
    2.2 光纤珐珀传感器的基本理论
        2.2.1 光纤珐珀传感器的传感理论
        2.2.2 光纤珐珀传感器的分类
        2.2.3 光纤珐珀传感器的解调方法
    2.3 本章小结
第三章 高温管道中的光纤光栅压力传感器
    3.1 光纤光栅压力传感器传感原理分析
        3.1.1 矩形膜片作为应变载体的理论分析
        3.1.2 光纤光栅压力传感器的温度补偿原理
    3.2 传感器的结构设计
    3.3 有限元仿真分析
    3.4 传感器的封装及特性研究
        3.4.1 全覆盖粘贴封装的压力传感器特性研究
        3.4.2 两端预拉粘贴封装的压力传感器特性研究
    3.5 本章小结
第四章 基于双端梁的光纤珐珀加速度传感器
    4.1 双端梁的光纤F-P加速度传感理论模型
    4.2 基于金属双端梁的光纤F-P加速度传感器
        4.2.1 传感器结构设计及仿真
        4.2.2 传感器制作
        4.2.3 实验测试与分析
    4.3 基于石英双端梁的光纤F-P加速度传感器
        4.3.1 传感器结构设计及仿真
        4.3.2 传感器的制作
        4.3.3 实验测试与分析
    4.4 两种加速度传感器的性能对比
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果

(4)光纤法珀传感器低相干高速解调的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 光纤法珀传感器与解调技术研究
    1.1 研究背景
    1.2 光纤法珀传感器结构
        1.2.1 本征型光纤法珀传感器
        1.2.2 非本征型光纤法珀传感器
    1.3 光纤法珀传感器解调技术研究
        1.3.1 强度解调法
        1.3.2 光谱法解调技术
        1.3.3 低相干相关解调技术
        1.3.4 偏振干涉技术
    1.4 本章小结及论文内容安排
2 低相干相关解调原理及光路搭建
    2.1 低相干相关解调原理分析
    2.2 解调系统总体方案
    2.3 解调系统光路的搭建
        2.3.1 光源的选型
        2.3.2 光楔的制作
        2.3.3 线阵图像传感器的选型
    2.4 线状光斑整形装置设计
        2.4.1 基于柱透镜的线状光斑整形装置
        2.4.2 基于鲍威尔透镜的线状光斑整形装置
    2.5 暗盒结构设计
    2.6 本章小结
3 解调系统电路设计
    3.1 解调电路总体方案
    3.2 信号处理芯片选型及电路设计
    3.3 CMOS驱动模块电路设计
    3.4 A/D转换模块电路设计
    3.5 解调算法研究
    3.6 本章小结
4 光纤法珀压力传感器低相干相关解调实验
    4.1 高速低相干相关解调实验装置的搭建
    4.2 静态压力实验
    4.3 本章小结
5 结论及展望
    5.1 结论
    5.2 存在的问题及展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文及成果
致谢

(5)面向核电装置中的光纤温度和差压传感器应用研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光纤传感器简介
        1.2.1 光纤光栅传感器
        1.2.2 光纤珐珀传感器
    1.3 辐照环境下光纤传感器的国内外研究现状
    1.4 本论文的研究意义及主要工作
第二章 核电装置中的光纤光栅温度传感器
    2.1 光纤布拉格光栅温度传感原理
    2.2 光纤光栅温度传感器的设计及制作
    2.3 光纤光栅温度传感器辐照实验
    2.4 光纤光栅温度传感器辐照后温度实验
    2.5 光纤光栅温度传感器封装
    2.6 本章小结
第三章 核电装置中的光纤珐珀温度传感器
    3.1 光纤珐珀温度传感原理
    3.2 光纤珐珀温度传感器的制作
    3.3 光纤珐珀传感器的温度特性
    3.4 本章小结
第四章 基于应变的光纤光栅差压传感器
    4.1 光纤差压传感器原理
        4.1.1 光纤布拉格光栅应变传感原理
        4.1.2 金属热物理性能
    4.2 光纤光栅应变传感器的准备
    4.3 光纤光栅应变传感器的粘贴工艺及特性实验
        4.3.1 悬臂梁仿真
        4.3.2 环氧树脂胶水粘贴FBG应变特性
        4.3.3 聚酰亚胺胶水粘贴FBG应变特性
    4.4 差压传感器的设计与制作
        4.4.1 双膜片差压传感器
        4.4.2 单膜片差压传感器
        4.4.3 优化差压传感器方案
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 存在的问题和后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(6)光纤法珀压力传感系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光纤法珀传感器的研究现状
    1.3 光纤法珀传感器的应用
    1.4 光纤法珀传感解调技术的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 光纤法珀传感器的理论分析
    2.1 光纤法珀腔结构
        2.1.1 法珀腔多光束干涉原理
        2.1.2 光纤法珀腔输出光谱特性
        2.1.3 膜片式光纤法珀传感器压力响应特性
    2.2 光纤法珀传感解调技术
        2.2.1 强度解调算法
        2.2.2 相位解调算法
        2.2.3 波长解调算法
    2.3 本章小结
第3章 基于MEMS工艺的光纤法珀压力传感器
    3.1 ANSYS软件简介
    3.2 传感器各参数选择
        3.2.1 台面膜片形状
        3.2.2 法珀腔长对反射信号的影响
        3.2.3 膜片厚度
        3.2.4 膜片半径
        3.2.5 台面高度
    3.3 台面膜力学结构仿真
    3.4 本章小节
第4章 光纤法珀传感解调系统设计
    4.1 光纤法珀传感解调系统总体框架
    4.2 解调系统光路部分设计
        4.2.1 宽带光源及其测试分析
        4.2.2 可调谐F-P滤波器
        4.2.3 F-P标准具
    4.3 解调系统软件设计
        4.3.1 虚拟仪器简介
        4.3.2 软件整体结构
        4.3.3 数据采集程序编写
        4.3.4 寻峰算法程序设计
        4.3.5 标准具波长算法的程序编写
        4.3.6 插值算法的实现
        4.3.7 软件显示界面
    4.4 本章小结
第5章 F-P压力传感器及解调仪性能评价
    5.1 光纤法珀压力传感器波长的标定
    5.2 解调仪的重复性实验
    5.3 解调仪的稳定性测试
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(7)非本征光纤珐珀传感器及其解调研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 本文研究背景与意义
    1.2 光纤珐珀传感器的发展及分类
        1.2.1 光纤珐珀传感器的发展
        1.2.2 光纤珐珀传感器的分类
    1.3 非本征光纤珐珀传感器的应用
    1.4 课题来源及主要研究内容
第二章 光纤EFPI传感器的理论分析
    2.1 非本征型光纤珐珀传感器
    2.2 EFPI传感器的干涉原理
    2.3 EFPI光纤传感器传感机理
        2.3.1 EFPI光纤传感器压力传感机理
        2.3.2 EFPI光纤传感器温度传感机理
    2.4 EFPI光纤传感器的解调原理
    2.5 本章小结
第三章 基于COMSOL的 EFPI传感器仿真
    3.1 COMSOL有限元仿真
        3.1.1 COMSOL仿真特点
        3.1.2 COMSOL仿真过程
    3.2 基于COMSOL的 EFPI仿真
        3.2.1 非本征珐珀传感器结构仿真
        3.2.2 非本征珐珀传感器受力实验仿真
    3.3 本章小结
第四章 EFPI压力传感器的制备及解调
    4.1 传统EFPI光纤传感器的制备
    4.2 光纤珐珀压力传感器的工作原理
    4.3 EFPI传感器的测量数据处理
        4.3.1 MATLAB函数极值判断
        4.3.2 多峰法解调EFPI
        4.3.3 误差数据剔除
    4.4 EFPI传感器横向负载实验
        4.4.1 系统压力加载实验平台
        4.4.2 实验结果及分析
    4.5 本章小结
第五章 EFPI与 FBG串联复用传感
    5.1 光纤F-P腔与FBG复用传感的工作原理
    5.2 光纤F-P腔与FBG复用传感的系统结构
    5.3 光纤F-P腔与FBG复用传感实验
        5.3.1 实验装置
        5.3.2 实验结果及分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
附录A 插图清单
附录B 表格清单
致谢

(8)光纤珐珀传感器在空气/水动力学方面的应用研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 光纤传感技术简介
        1.1.1 光纤传感技术原理
        1.1.2 光纤传感器的分类
    1.2 几种常见的光纤应变传感器
        1.2.1 光纤光栅应变传感器
        1.2.2 长周期光纤光栅应变传感器
        1.2.3 光纤迈克尔逊应变传感器
        1.2.4 光纤珐珀应变传感器
    1.3 风洞天平
        1.3.1 电阻测力天平的应用研究现状
        1.3.2 光纤测力天平的应用研究现状
    1.4 本论文的研究意义及主要研究内容
第二章 基于增敏型光纤珐珀传感器的光纤天平
    2.1 光纤珐珀传感器的制作及选型
        2.1.1 增敏型光纤珐珀传感器原理
        2.1.2 光纤珐珀传感器的制作及封装
        2.1.3 光纤珐珀传感器的选型
    2.2 光纤珐珀传感器在风洞天平上的安装工艺
    2.3 光纤风洞测力天平的温度补偿方案及温度补偿效果
    2.4 本章小结
第三章 光纤风洞天平的静态校准实验
    3.1 天平结构设计参数
        3.1.1 设计载荷
        3.1.2 各分量输出计算公式
        3.1.3 光纤天平静态校准方案
    3.2 单分量校准
        3.2.1 法向力加载
        3.2.2 俯仰力矩加载
        3.2.3 滚转力矩加载
        3.2.4 轴向力分量加载
        3.2.5 侧向力分量加载
        3.2.6 偏航分量加载
    3.3 正法向单分量天平公式
    3.4 正法向综合加载
    3.5 光纤风洞测力天平精准度
    3.6 本章小结
第四章 光纤天平风洞测力实验
    4.1 实验装置与实验状态
    4.2 M4 状态下的实验结果
        4.2.1 M4 状态下法向力系数
        4.2.2 M4 状态下俯仰力矩系数
        4.2.3 M4 状态下轴向力系数
    4.3 M8 状态下的实验结果
        4.3.1 M8 状态下法向力系数
        4.3.2 M8 状态下俯仰力矩系数
        4.3.3 M8 状态下轴向力系数
    4.4 本章小结
第五章 光纤天平的应用
    5.1 低速水洞天平
    5.2 高速风洞天平
    5.3 盒式天平
        5.3.1 盒式光纤天平A
        5.3.2 盒式光纤天平B
    5.4 超高速光纤天平
        5.4.1 超高速6 分量光纤天平A
        5.4.2 超高速微量载荷3 分量光纤天平
        5.4.3 超高速6 分量光纤天平B
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果

(9)光纤点式分布式多传感器信号融合及软件设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 光纤传感技术概述
    1.2 光纤传感系统原理
    1.3 点式光纤传感器简介
        1.3.1 光纤珐珀传感器简介
        1.3.2 光纤布拉格光栅传感器概述
    1.4 分布式光纤传感器简介
    1.5 多传感器信号融合简介
    1.6 本论文研究意义及主要内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 主要内容
第二章 点式分布式多传感器解调系统总体架构及解调算法研究
    2.1 点式分布式多传感器融合解调系统总体架构
        2.1.1 系统总体架构
        2.1.2 硬件系统原理
        2.1.3 信号融合架构
    2.2 点式光纤传感器解调算法
        2.2.1 线性调频Z变换
        2.2.2 局部拟合寻峰
    2.3 分布式光纤传感器解调算法
        2.3.1 光纤中的拉曼散射
        2.3.2 基于反斯托克斯光和斯托克斯光双路解调
        2.3.3 利用光纤FBG信号融合校准分布式温度信号
        2.3.4 定位原理
        2.3.5 色散的影响及补偿
    2.4 本章小结
第三章 点式分布式多传感器融合解调系统数据处理
    3.1 信号滤波处理
    3.2 滑动平均处理
    3.3 累加去噪处理
    3.4 小波变换处理
    3.5 实验验证
        3.5.1 解调系统稳定性验证
        3.5.2 点式FBG温度测量
        3.5.3 点式FP压力测量
    3.6 本章小结
第四章 点式分布式多传感器融合解调系统软件设计
    4.1 点式分布式多传感器融合解调系统软件系统
        4.1.1 软件需求分析
        4.1.2 综合解调系统软件设计
        4.1.3 多种数据源接口设计及数据融合方法
    4.2 UDP数据传输丢包问题及解决方案
    4.3 软件系统中的多线程优化
    4.4 软件系统中的数据库查询存储优化
    4.5 软件的安全性及软件加密
    4.6 本章小结
第五章 点式分布式多传感器融合解调系统软件表现
    5.1 综合解调系统软件界面
    5.2 解调系统软件功能
        5.2.1 点式压力测量功能
        5.2.2 点式温度测量功能
        5.2.3 分布式温度测量功能
        5.2.4 历史数据查询功能
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果

(10)无机物掺杂聚合物光纤湿度传感性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 湿度传感器的研究与应用
    1.3 国内外光纤湿度传感器进展
        1.3.1 光纤湿度传感器概述
        1.3.2 国内外基于布拉格光栅光纤传感器的进展
    1.4 本文的主要内容及创新点
        1.4.1 主要内容
        1.4.2 创新点
第2章 光纤光栅湿度传感器传感机理
    2.1 光纤布拉格光栅
        2.1.1 光纤布拉格光栅概述
        2.1.2 光纤布拉格光栅制备
        2.1.3 光纤布拉格光栅传感原理
    2.2 聚酰亚胺
        2.2.1 聚酰亚胺的概述
        2.2.2 高分子吸附等温线
        2.2.3 吸附方式
        2.2.4 自由体积膨胀原理
    2.3 基于改良聚酰亚胺的布拉格光栅湿度传感器
        2.3.1 极性基团改良聚酰亚胺
        2.3.2 无机复合法改良聚酰亚胺
        2.3.3 聚酰亚胺布拉格光栅湿度传感原理
    2.4 本章小结
第3章 基于无机物改性聚酰亚胺湿度传感器性能研究
    3.1 实验所用材料及仪器
        3.1.1 实验所需材料和化学药品
        3.1.2 实验所需设备和仪器
    3.2 无机物改性聚酰亚胺原理
    3.3 湿度传感器的制作
        3.3.1 光纤光栅涂覆层去除原理
        3.3.2 光纤光栅表面处理原理
        3.3.3 光纤光栅处理步骤
        3.3.4 敏感材料的制作
        3.3.5 镀膜工艺的选择
    3.4 湿度传感探头性能的测试
        3.4.1 测试系统
        3.4.2 测试方案
    3.5 结果分析和讨论
        3.5.1 表面形貌和厚度
        3.5.2 湿度灵敏度测试
        3.5.3 湿度响应速度测试
        3.5.4 稳定性测试
        3.5.5 温度灵敏度测试
        3.5.6 传感探头重复性测试
        3.5.7 75 ℃下传感探头性能
    3.6 本章小结
第4章 基于改性聚酰亚胺湿度传感器性能研究
    4.1 实验所用材料及仪器
        4.1.1 合成所需材料和化学药品
        4.1.2 合成所需仪器与设备
    4.2 改性聚酰亚胺的合成
        4.2.1 含羧基聚酰亚胺合成原理和方案
        4.2.2 含羧基聚酰亚胺的傅里叶变换红外光谱
        4.2.3 含羟基聚酰亚胺合成原理和方案
        4.2.4 含羟基二胺的傅里叶变换红外光谱
    4.3 基于改性聚酰亚胺湿度传感探头的制备
        4.3.1 改性聚酰亚胺传感探头的制备
        4.3.2 测试方案
    4.4 基于改性聚酰亚胺湿度传感探头的测试结果与讨论
        4.4.1 传感探头的表面形貌
        4.4.2 传感探头的湿度灵敏度
        4.4.3 传感探头的湿度响应速度
        4.4.4 传感探头的湿度稳定性
        4.4.5 传感探头的温度灵敏度
        4.4.6 传感探头的重复性
        4.4.7 75 ℃下传感探头的性能
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果

四、光纤珐珀-光栅传感器通用解调系统研究(论文参考文献)

  • [1]复合式法珀腔温度压力双参数解调技术研究[D]. 王冰. 西安工业大学, 2021
  • [2]光纤式温盐深多参数传感器研究[D]. 董鑫. 山东大学, 2021(12)
  • [3]面向高温管道多参量测试的光纤传感器研究[D]. 沈凤. 电子科技大学, 2021(01)
  • [4]光纤法珀传感器低相干高速解调的设计与实现[D]. 张天阳. 西安工业大学, 2020(04)
  • [5]面向核电装置中的光纤温度和差压传感器应用研究[D]. 李卓玥. 电子科技大学, 2020(07)
  • [6]光纤法珀压力传感系统研究[D]. 王婷婷. 华北电力大学, 2020(02)
  • [7]非本征光纤珐珀传感器及其解调研究[D]. 刘丹华. 安徽工业大学, 2019(02)
  • [8]光纤珐珀传感器在空气/水动力学方面的应用研究[D]. 解真东. 电子科技大学, 2019(01)
  • [9]光纤点式分布式多传感器信号融合及软件设计[D]. 王斌. 电子科技大学, 2019(01)
  • [10]无机物掺杂聚合物光纤湿度传感性能研究[D]. 孙藤鹏. 武汉理工大学, 2019(07)

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光纤搪瓷光栅传感器通用解调系统研究
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