一、基于LabVIEW6.0的光纤布拉格光栅光学特性的仿真设计（论文文献综述）
贺静[1]（2021）在《血运光学传感解调方法研究》文中研究表明互联网的飞速发展加速了整个社会的产业变革,伴随着5G通信、大数据以及人工智能技术的广泛应用,实现万物互联成为信息化时代发展的首要目标。传感器是物联网中不可或缺的组成部分,而光学传感器以其优良的性能备受关注。随着智能化探测精确度需求的不断增长,将光学传感技术与传统产业相融合成为未来发展的重要方向。获取精准的波长漂移量、提高传感系统的解调灵敏度成为保证物理量在线监测可靠性的研究重点。基于光栅传感器波长解调中的边缘滤波原理,本文研究了全光纤组合器件的传输特性,重点分析基于微谐振环的全光纤双路边缘解调性能,同时基于LabVIEW开发了光栅传感器的温度监测上位机软件;基于人体组织光学传播理论,提出了双波长多探测器的全方位血氧饱和度检测方案;在此基础上,提出将光栅温度传感与血氧饱和度光学探测相结合,实现温度与血氧的二元监测,为皮瓣的血运状态检测提供有效依据。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）提出了全光纤组合器件应用于边缘线性解调的特性分析。依次研究全光纤单级马赫曾德尔干涉结构、全光纤多级马赫曾德尔干涉结构以及全光纤微环谐振器的工作原理,仿真结果表明:当两个耦合器为3dB耦合器时,单级马赫曾德尔干涉结构得到最大的输出光谱线性范围;当第二耦合角为0.25π,第一耦合角和第三耦合角的相加值为0.25π时,多级马赫曾德尔干涉结构具有最优的解调特性;全光纤微环谐振器的传输特性与归一化传输系数以及光纤损耗系数有关,且输出光谱线性范围随这两个参数的增大而增大。（2）提出了一种应用于光栅波长解调系统中的微谐振环全光纤双路边缘解调方案。采用传输矩阵法推导了上下两路输出谱响应的解析表达式,并对其传递函数和输出结果进行了仿真和分析。仿真结果表明:双通道波长解调的先决条件是微环累计相位与干涉仪臂间相位延迟比例为1/2。当微环无损耗时,解调精度随着微环耦合系数K的减小而增加,但波长范围变窄。输出特性满足数学表达式Tout1（k1,k2）=Tout1（π/2-k1,π/2-k2）。此外,不同的传输损耗因子α对传输频谱的影响也不相同。通过调整各种参数,详细探讨了两个端口的波长解调范围和精度之间的差异。最后基于LabVIEW开发了光栅传感器的温度监测上位机软件,实现了温度报警、实时温度监测、光谱图、参数设置以及历史数据复现功能。（3）提出了一种基于双波长多探测器的全方位血氧饱和度测量传感方案。首先建立生物组织光学模型,利用Monte Carlo仿真得到了光子的局部迁移路径,从而提出了双波长多方位的血氧饱和度测量结构,并进行了理论推导;随后分析人体组织中的摩尔吸收系数曲线,选取最佳光源650nm和850nm;在此基础上,将光栅传感器与血氧检测相结合实现温度与血氧的二元监测,设计了适用于皮瓣血运检测的光学传感系统;最后搭建了光电测试系统,对20名志愿者进行血氧以及温度值探测,实验结果表明:血氧的测量值与参考值相对误差处在-3.03%～2.11%,温度的测量值与参考值温差处在-0.3℃～0.4℃,两者数据较为接近,说明本方案提出的血运光电测试系统能够基本实现预期功能,进一步验证了该方案的可行性与准确性。
王有朋[2]（2020）在《用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究》文中研究表明本文通过光纤光栅传感技术,为实现智能电网系统的在线监测需求进行了光纤光栅解调系统的设计,研发了应用于智能电网温度监测的解调系统,该解调系统具有精度高、体积小、便于安装的优点,并采用混合复用技术增加了解调系统的复用能力,通过实际的测量实验验证了本文设计的解调系统的合理性。在决定选择光纤光栅传感技术来实现智能电网系统的在线监测后,对光纤光栅传感器的传感原理、光纤光栅的温度及应力特性进行了详细的介绍,并对比了现阶段常用的解调方法的优缺点,最终选择了可调谐F-P滤波法作为本文的解调方法,为了提高系统的复用能力选择了混合复用技术来组建分布式传感网络,为解调系统的设计提供了理论依据。通过参考其他解调系统的设计方案制定了本文解调系统的组成模块,由智能电网测温的实际需要制定了本解调系统的性能指标,分析了解调系统所用器件的优缺点,根据系统指标对器件选型并进行了合理优化,通过Labview软件开发平台完成解调系统在线监测界面的设计及相关指令的运行,实现了测温系统在线监测的需要。解调精度是评判解调系统性能的重要指标,为提高系统的解调精度,本文优化了传统的小波阈值去噪算法,并对解调系统内部可能存在噪声的种类及其产生原因进行了分析,本文去噪算法的实现是在软、硬阈值函数的基础上,构建了一个新的阈值函数,利用Matlab对不同信号进行去噪仿真以验证其可靠性,最后对含噪光信号进行去噪,均提高了不同含噪信号的信噪比。为验证解调系统的实际测温情况,通过升温、降温实验得到了该解调系统温度-波长的对应关系,在实验中给出本解调系统的实测性能指标,实现了测温系统的在线监测,实验表明本文设计的解调系统能够适应实际工程的监测要求。
刘佳[3]（2020）在《微型低功耗星载光纤光栅传感解调系统及关键技术研究》文中认为随着航天技术的迅猛发展,航天飞行器结构健康监测和智能化发展需求迫在眉睫,传统基于热敏电阻和应变片的环境监测方法已经无法满足大容量、轻重量和低功耗的星载结构健康监测的要求。光纤光栅传感技术具有抗电磁干扰、尺寸小、成本低等特点,在航天领域具有广泛的应用。针对航天应用中光纤光栅传感解调技术的微型化及低功耗等诸多技术难点,开展基于调制光栅Y分支（MG-Y）可调谐半导体光源的微型低功耗星载光纤光栅传感解调系统研究。论文主要研究内容包括:1.研究了光纤布拉格光栅温度和应变传感原理及传感系统组成,为波长型解调方法提供理论基础。为了解决星载环境微型、低功耗、大容量的光纤光栅应用受限问题,分析了常用光纤布拉格光栅解调及复用技术的各种方案,确定了可应用于航天领域的基于可调谐半导体光源的解调方法。2.研究了可调谐半导体激光器的结构及控制方法,采用单片可集成、调谐速度快,解调容量大的电调谐半导体激光器为解调系统光源。在对MG-Y可调谐控制原理论述基础上,通过对构造的两种星载光纤传感解调技术分析,提出了1*N耦合器的空/波分复用可调谐光源法解调方法;通过对可调谐光源与不同谱形FBG的作用机理研究,确定了解调仪的基本参数和波长计算公式。提出了一种采用波长计的光谱测量的表征方法,构建了“波长-电流”精确对应关系研究方案,解决了多调谐节MG-Y光源的查找表的难点。3.针对多调谐节激光器光源的电流控制问题,开展了MG-Y激光器光源解调仪的微型、低功耗和高精度控制方法研究,提出了一种基于ARM的四通道FBG解调方法。利用ARM芯片控制单片集成恒流源控制系统和高精度温度控制系统,实现扫描光源的高分辨率高稳定输出;进一步分析光电采集模块响应范围,设计了宽动态范围的基于对数放大器的光电采集系统;并对系统电源、串口通信电路进行设计,研制出适用于星载环境的FBG解调仪。4.提出了基于MG-Y光源的解调软件系统方案,对ARM嵌入系统下的底层驱动软件功能进行研究,实现了“波长-电流”查找表的快速筛选和FBG反射信号的快速采集;针对传统解调算法耗费资源多、波长跳动和光源不稳定引起波长精度低问题,提出了基于嵌入式硬件系统的动态阈值-双质心算法、上位机DGA算法和基于F-P标准具的校正方法,提高了波长解调精度和稳定性,改善了测量精度,实现了低功耗、宽动态范围下的高精度解调。5.建立了FBG解调实验平台,完成了光栅解调仪性能实验验证,分别对超短FBG、保偏FBG、芯包复合FBG、FBG光栅阵列的光谱特性进行测试。针对航天领域应用需求,采用800nm飞秒脉冲激光分别制备了上述不同反射谱形的光纤光栅,并对其温度和纵向拉伸传感特性进行测试,所研制的解调仪实现了对波长漂移的精确解调。本论文开展了可调谐扫描光源法的FBG波长解调技术研究,研制了基于MG-Y可调谐半导体光源的微型低功耗光纤光栅解调仪。通过对不同反射谱形飞秒刻写光纤光栅传感特性进行测试,满足了微型低功耗星载光纤光栅传感解调系统要求。为解决航天结构健康检测的安全、高效、智能感知提供了新的技术手段。
刁俊辉[4]（2019）在《基于啁啾光纤光栅偏振特性的小线度横向作用应力传感研究与设计》文中研究指明线性啁啾光纤光栅受到横向应力作用而作用线度即光纤光栅受力区域长度与光纤直径处于同一数量级时,不能忽略该区域的轴向展宽。本文在啁啾光纤光栅受到小线度的横向应力的条件下,基于空间弹性力学受力分析,根据轴向展宽导致的相移,结合相移线性啁啾光纤光栅相移点位置与光谱透射峰位置对应特性,及横向应力导致的双折射现象,建立了利用偏振相关损耗和斯托克斯参量实现小线度横向应变传感的两种理论模型。计算分析结果表明:线性啁啾光纤光栅在小线度横向应力条件下,受力大小与光纤透射系数呈指数相关,而与偏振相关损耗谱峰值大小呈线性变化关系。而偏振相关损耗谱峰波长与横向应力作用位置相对应,且与应力大小有关。同样在小线度横向应力条件下,应力大小在弹性限度范围内与Stokes-s1参量峰值呈线性变化关系。而Stokes-s1参量谱峰波长与与应力大小有关,同样与横向应力作用位置相对应。通过分析透射谱的Stokes-s1参量或者PDL,可实现对横向应力大小和位置传感。结合现有条件,对斯托克斯参量与横向应力变化的理论模型进行了实验测量和验证。由于受力线度相比传统封装的横向应力传感器,受力区域从整个栅区缩小到很小的线度内,有效地增加了单位栅区长度上的压强,提高了应力变化作用于光纤光栅的应力大小变化程度,从而增加了光纤光栅传感的灵敏度。并且由于小线度横向应力作用下的光栅特性相比于全栅区作用时具有相移光栅特性,相应可以反映例如受力位置与偏振特性峰值的对应关系等,因此具有更好的实际应用价值。实际应用中通过固定封装点式受力区的线度大小,可以有效增敏横向应力的测量;如果使用一组点式受力区位置不同的封装传感器,可以串接组成横向应力传感网络准确定位传感位置。
李雨晴[5]（2019）在《变温环境下基于气室吸收谱的FBG高精度解调方法研究》文中进行了进一步梳理在航天领域,航天器所处的外太空环境极其复杂和恶劣,温度有时会发生剧烈变化。用于国际输油管道的传感监测系统也面临着严峻的温湿度变化的挑战。光纤布拉格光栅（FBG）传感器,因其体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、可大量复用等诸多优点,被广泛应用于航空航天、桥梁隧道等监测领域。本文面向变温环境下基于可调谐Fabry-Perot（F-P）滤波器和氰化氢（HCN）气室的FBG高精度解调系统,针对F-P滤波透射率函数导致的HCN气室光谱畸变机理展开了研究。提出了光谱迭代反卷积算法消除F-P滤波透射率函数的影响,并得到了复原HCN气室吸收光谱。利用其作为解调系统的波长参考进行了FBG波长解调实验,验证了该方法对提高解调精度和扩大高精度解调范围的效果。具体完成工作如下:1.搭建了基于可调谐F-P滤波器和HCN气室的FBG传感解调系统,研究了F-P滤波器的滤波透射率函数导致的HCN气室吸收光谱展宽、变浅和非对称畸变的机理。分析了在HCN气室吸收光谱寻峰时该畸变对阈值设定及峰值定位两个步骤造成的影响,进而说明了其在功率加权法寻峰过程中导致的误差。2、提出了光谱迭代反卷积算法,完成了HCN气室吸收光谱的复原,从而消除了F-P滤波透射率函数导致的畸变。相比复原前的探测HCN气室吸收光谱,复原HCN气室吸收光谱各吸收线寻峰标准差明显减小,并且在1525-1530nm和1560-1565nm的C波段两侧边缘处及1541.4-1543.5nm的两“标记点”处等光谱本身吸收较浅的波长区域内效果更为明显,寻峰标准差分别平均降低了54.9%、59.0%和56.1%。3.选取五支中心波长处于不同波段的FBGs在恒温环境和变温环境下分别进行实验,验证了使用复原HCN气室吸收光谱作为解调系统的波长参考的方法的有效性。结果表明,相比使用F-P标准具透射光谱,该方法在变温环境下的解调稳定性大幅度提高;相比使用探测HCN气室吸收光谱,该方法的解调精度明显提升,尤其在C波段两侧边缘和“标记点”等吸收较浅的波段,变温时的波长测量误差平均降低了52.8%,标准差平均降低了47.6%,且在整个C波段的测量标准差均抑制在0.996pm以内。因此,该方法在保证温度稳定性的同时,将可精确解调的波长范围从HCN光谱吸收峰较深的波长区域扩展到了整个C波段。
徐胜明[6]（2017）在《面向长输石油管道安全监测的光纤振动传感技术研究》文中研究指明长输管道是石油、天然气等战略资源的主要运输方式之一,其安全运维至关重要。但是打孔盗油及管道泄漏等现象长期存在,严重危害长输管道的安全运维,一旦发生大范围泄漏或爆炸事故会造成巨大的经济损失甚至严重的环境污染,因此对于长输管道进行实时监测具有非常重要的意义。本文对长输石油管道的发展及管道安全监测的研究现状进行了综述,并对现有的管道监测技术进行了总结说明。由于管道上的打孔盗油及泄漏现象均会产生振动信号,以管道上振动信号作为检测对象,开展了基于光纤布拉格光栅（FBG）振动传感和基于光纤微悬臂梁的法布里珀罗（FP）腔振动传感两种方法的研究,分别对FBG和FP腔的振动传感原理进行了研究分析,以及对传感器的结构、信号采集与信号解调部分进行分析设计和实验验证。本课题的主要研究内容包括:1、开展了基于FBG振动传感的打孔盗油预警技术研究,搭建了管道振动信号实时监测系统,并在模拟的管道上进行了不同直径不同转速的现场钻孔和敲击实验,采用偏最小二乘分析判别法（PLSDA）对管道上的不同类型钻孔等振动信号进行特征识别。2、设计加工了基于光纤微悬臂梁的振动传感器研究,对其可行性进行了理论分析,在实验室搭建传感系统进行了振动信号的检测,并对悬臂梁的加工、悬臂梁的振动仿真、传感头的封装、信号采集与解调等模块进行分析研究,实验结果表明该方法有望对管道上打孔盗油等环境信息进行监测。同时,搭建电子学微音器系统对管道振动信号进行检测作为对比实验,与以上两种管道振动检测方法进行了优缺点比较。理论分析与实验验证结果表明:基于FBG振动传感和基于光纤微悬臂梁的FP腔振动传感方案均可对管道振动信号进行检测,相比于传统的管道振动检测方法,具有良好的灵敏度与较高的分辨率,为石油管道运输中打孔盗油等破坏性行为的监测提供了可参考的技术方案。
解瑞军[7]（2017）在《功率解调的高灵敏度光纤布拉格光栅位移传感器的研究》文中研究表明光纤布拉格光栅（FBG）具有反射峰尖锐,布拉格波长对外界物理量敏感,体积小、耐腐蚀、响应速度快等优点。因此,基于FBG的光纤传感器被广泛的研究。本论文提出了一种基于功率解调的测量圆柱体位移的高灵敏度布拉格光栅位移传感器。首先本文介绍了光纤传感器的分类、应用、传感原理和特性;多种位移传感器的测量原理及光纤布拉格光栅在位移传感器中的重要应用;对本论文所应用的光纤器件:单模光纤、光纤布拉格光栅和光纤耦合器的分类、基本结构、工作原理进行了简短的介绍。其次本文介绍了功率解调双布拉格光栅位移传感器的理论研究和理论模拟。本文中采用两个完全相同的光纤布拉格光栅（FBG1、FBG2）,其中FBG1的反射峰入射到FBG2中,在FBG2的透射谱出现双峰结构（左峰、右峰）。理论模拟发现:在保持布拉格波长λB1不变,布拉格波长λB2红移的过程中,FBG2透射谱双峰中左峰功率增加,右峰功率减小;发现FBG2透射谱双峰的功率差（左峰减右峰）与FBG2的布拉格波长红移△λB2近似呈线性关系。这一现象为功率解调的光纤布拉格光栅位移传感器提供了重要的理论依据。通过数值模拟,可以得出布拉格光栅的透射率越小,光纤布拉格光栅位移传感器灵敏度越高的结论。再次本论文中对功率解调双布拉格光栅位移传感器进行实验研究和实验验证。本论文使用两个相同的光纤布拉格光栅且布拉格波长λB1=λB2=1520nm。实验过程中,圆柱体垂直向下压迫FBG2,布拉格波长λB2发生持续红移,FBG2透射谱双峰中左峰功率不断增加,右峰功率不断减小。圆柱体位移在0μm60μm范围内,圆柱体位移与FBG2透射谱双峰功率差（左峰减右峰）之间呈现良好的线性关系,位移的测量灵敏度达到了（7.46±0.17）×10-2d Bm/μm。功率解调的光纤布拉格光栅位移传感器的实验的结果与理论模拟是相同的,理论能够被验证的.然后本文对布拉格光栅位移传感器测量范围较小的原因进行了分析并通过分段测量方法增大了测量范围。当FBG2透射谱双峰结构刚好不能被分辨时,轴向拉动FBG1使布拉格波长λB1红移直至出现左峰和右峰功率相等的双峰结构时停止然后继续测量圆柱体的位移。循环往复上述过程。最终我们在布拉格波长为1520nm附近实现了对圆柱体位移的分段测量,量程达到了230μm,灵敏度可达（7.46±0.17）×10-2d Bm/μm。最后本论文对实验过程中FBG1、FBG2的波形和线宽进行分析。发现在轴向牵引FBG1和垂直压迫FBG2过程中,FBG1和FBG2的线宽基本不变,也未出现劈裂。结果说明,FBG1与FBG2的非均匀形变并不严重,不会影响实验的测量结果。
巩鑫[8]（2016）在《光纤布拉格光栅特性研究及在拉曼激光雷达中的应用》文中进行了进一步梳理光纤布拉格光栅已成为信息领域中重要的光纤器件之一,由于其固有的抗电磁干扰性以及优异的光谱特征,近红外波段光纤布拉格光栅已广泛应用于通信及传感领域。本文以近红外波段光纤布拉格光栅特性为基础,仿真并实验研究了其在传感领域的超多点复用优势,结合课题组激光遥感的现实需求,开展了可见光波段光纤布拉格光栅技术在激光雷达领域的应用研究,推动了激光雷达空基及星载平台的分光技术发展。针对目前波分复用技术限制光纤布拉格光栅传感节点数目的问题,研究了超多点时分复用的低反射率光纤光栅传感网络。系统采用光纤分布反馈窄线宽激光器为光源,实现了纳秒级窄脉冲的激光驱动器,可输出脉宽5 ns的宽带驱动信号;以电压比较器型峰值保持电路为核心,设计了纳秒级响应时间的宽带信号放大及调理电路,实现了脉宽5 ns且上升时间2.2 ns的峰值信号的低速高可靠性采集。单点应变实验结果表明,采用串联相同低反射率的FBG拓扑结构构成传感网络,其系统空间分辨率达43 cm,稳定时间约为15 ns,线性相关度为0.9992,线性度优于2%,测量误差约为4 %。验证了时分复用光纤光栅传感网络高时空分辨率应变传感的可行性。针对目前时分复用光纤光栅传感网络解调系统复杂的问题,根据频谱扫描光源法以及宽谱光源边缘解调的现状,提出了基于光纤光栅光谱边缘解调技术及校正方法,为解决光纤光栅边缘解调存在量程的问题,提出了双光源交替激励传感模式,以改善测量稳定性与传感精度。仿真及实验结果表明,光纤光栅应变量相对其施加应力的灵敏度约为0.0497με/N,传感系统的单次测量最大误差约为18με,非线性误差为2.8 %,测量平均值的相对误差为2 %。由于目前拉曼激光雷达存在分光系统调整复杂且稳定性差的缺陷,不利于其空基及星载应用,结合光纤布拉格光栅优异的分光特性,构建了基于光纤光栅的拉曼测温激光雷达系统,利用耦合模理论及传输矩阵模型,将现有近红外波段光纤光栅技术延伸至可见光波段,结合闪耀光栅的空间光谱分光特性,设计了绝对测温拉曼激光雷达分光系统,优化分析了可见光波段光纤光栅参数。仿真结果验证了所设计拉曼分光系统和反演算法的可行性,为大气温度的高精度激光遥感探测提供新的探测手段和校正方法。针对转动拉曼分光系统小型化,提出了全光纤转动拉曼分光系统,为改善单谱线提取导致信噪比较低的问题,及全天时且高精度的探测需求,提出了基于取样光纤布拉格光栅的多级级联分光系统,分析了影响取样光纤布拉格光栅带外抑制率的主要因素（折射率调制深度、栅区总长度、取样周期和占空比）,通过优化获得了取样光纤布拉格光栅的最优带外抑制率。仿真结果表明,该分光系统可实现白天探测高度可达1.6km,夜晚探测高度可以达到2.6 km。理论研究及实验结果表明,光纤布拉格光栅具有优异的光谱特性及复用特性,其向可见光波段延伸,可用于激光雷达遥感探测领域,其小型化、抗干扰及易兼容的优势,可为拉曼测温激光雷达的空基星载技术提供新的解决方案。
蒋善超[9]（2016）在《光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究》文中进行了进一步梳理由中国国土资源部的数据可得：自2010年至2014年五年以来,边坡地质灾害发生次数占我国地质灾害（边坡滑坡、泥石流、沉降等）总数的70%,而且常年居高不下。边坡地质灾害每年都会造成巨大的人员伤亡及经济损失,这严重影响着我国国民的安全生产生活,制约着经济建设和社会的快速发展。因此,针对边坡地质灾害所占比例系数大及其本身突发性强、分布范围广、具有一定的隐蔽性等特点,全面系统的开展边坡地质灾害,特别是人为因素影响较大的边坡地质灾害研究,构建有效的工程预测监控技术,对于及早及时的发现并提出相应的灾害预防措施,对于避免人口死亡失踪、减少经济损失、提高国民安全生产生活质量具有十分重要的意义。经过几十年的发展,光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating）因其本身特性,如体积小、复用能力强、检测精度高、本质安全、抗电磁干扰、易于实现远距离信号传输,为实现边坡地质灾害监测提供了较为有效的解决方式。然而,由于边坡地质灾害具有突发性强、分布范围广、具有一定的隐蔽性特点,现有光纤Bragg光栅监测技术在边坡监测中存在一定的不足：动态应力作用下光栅反射光谱影响与栅格区域应力重构研究相对较少；多维多参量共采的检测元件相对较少；后期数据处理方式较为单一；光纤Bragg光栅系统复用成本较大。这些在一定程度上限制了光纤Bragg光栅监测系统在大型地质工程中的实际应用。基于上述分析讨论,本文以边坡地质灾害作为光纤Bragg光栅监测系统的工程应用对象,选取下穿隧道边坡落石突发性模型试验及黄土高原边坡蠕变滑坡监测作为工程样本,基于光纤Bragg光栅传输矩阵理论研究了栅格区域非均匀静态／动态应变的影响及其重构检测（理论分析）,研制了适用于地质模型试验及工程现场的微型化及工程化光纤Bragg光栅传感器（器件开发）,应用信号处理技术提高了光栅传感器的检测精度（性能优化）,采用改进盲源分离算法实现了同波长光纤的单通道复用（网络扩展）,构建了光纤Bragg光栅监测系统并对其边坡工程应用性能进行了分析研究（系统集成应用）。本文的主要研究工作如下：1)基于光纤Bragg光栅传输矩阵理论研究了光栅栅格区域非均匀应力特别是动态非均匀应力场的光谱特性与应力重构检测,以期指导光纤光栅检测元件的研发并实现边坡灾害的突发性动态监测,具体为：①分析静态非均匀应力对于光纤Bragg光栅反射光谱特性的影响并在此结论的基础上,选取反射光谱波长覆盖范围宽、反射谱功率较为均匀的线性啁啾光栅作为研究对象研究了动态非均匀应力对于光栅反射光谱的影响；②为保证光栅反射数据采集速率、实现非均匀性应力重构提供数据支持,采用远低于Nyquist采样定理要求的压缩感知算法实现了光栅全光谱的低采样、高精度重构；③在分析非均匀应力场对于光栅反射光谱特性影响及全光谱低采样传输、高精度重构的基础上,提出了基于多参数约束的光栅栅格区域非均匀应力分布重构的自适应改进算法。2)以电类传感器设计原则作为脚本,给出了光纤Bragg光栅传感器设计原则,并基于此,研制了适用于模型试验的微型化光纤Bragg光栅传感器（基于椭圆环的共原点三维应变传感器、微型光纤Bragg光栅压力传感器、微型光纤Bragg光栅位移传感器等）及可实现工程现场测量的工程类光纤Bragg光栅传感单元（光纤Bragg光栅锚索测力计、大量程变精度的位移传感器、可辨周向的倾斜传感器等）。3)采用信号处理技术（小波变换、Duffing混沌振子模型、希尔伯特-黄变换）有效的提取光纤Bragg光栅检测数据中的静态及动态信息,进一步提高了光纤Bragg光栅检测单元的检测精度,并基于此研发了可实现多参量同时采集的流速／温度共采的光纤Bragg光栅流速传感器与可实现倾斜、加速度及温度同时测量的光栅腕式振动传感器。4)总结现有光纤Bragg光栅复用技术（波分复用、时分复用、空分复用）在分布范围广的边坡地质灾害监测应用中的限制,基于改进盲源分离算法提出了同波长光纤单通道复用技术并通过仿真及验证试验对其可行性进行了验证。这在一定程度上扩展了光纤Bragg光栅监测系统的网络规模。5)将光纤Bragg光栅监测系统应用于模型试验（海底隧道,下穿隧道边坡落石）及工程现场（兰州黑方台）中,实现了边坡变形状态的实时在线监测。系统运行期间成功的预报了工程现场的滑坡状态,及时有序的撤离了群众,避免了人员伤亡。中国地质调查局给出的应用效果证实了该系统具有重要的社会效益及生态效益。
王冬生[10]（2013）在《基于光纤光栅系统的流量测量研究》文中认为流量测量在当今工业生产中有着重要的作用，基于光纤系统的流量测量方法已成为其研究的主要方向。当光在光纤中传输时，光的特性如强度、相位、频率等会受到被测量的调制，利用适当的光检测方法可以把调制量转换成电信号。光纤光栅传感器是一种能测量多种参数的传感器，其中心波长漂移量可用于检测流量，具有结构简单、测量精确、量程宽等诸多优点，正逐渐成为流量测量的主要方式之一。光纤布拉格光栅（FBG）传感器以其优异的抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、小巧等特点，被广泛应用于工程监测。论文将光纤光栅传感理论与流量测量相结合，设计了一种新型的流量测量装置。通过对光纤光栅传感器原理，流量传感器原理分析和研究，设计了一套比较完备的光纤光栅流量传感系统，其设计包括光源选择、光电探测器设计、解调装置、信号分离滤波电路、前置放大电路、信号处理电路。在分析光纤布拉格光栅传感原理及信号解调原理的基础上研究设计了一种圆形靶结合粘贴光纤布拉格光栅（FBG）悬臂梁式流量检测装置；研究了传感光栅中心反射波长的变化量与参考光栅中心反射波长变化量的关系式；建立了基于圆形靶流量测量系统的数学模型；提出了基于步进电机调控的等强度悬臂梁光纤布拉格光栅传感信号解调方案；步进电机将电脉冲信号转变为角位移或线位移，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，并编写了步进电机及单片机的运行程序；该系统具有结构简单，精度较高，成本低等特点；提出了小波变换用于信号的处理、多尺度平滑去噪的思想以及线性模板与多尺度平滑去噪相结合的方法，用于流量信号的消噪，效果明显；设计了一种基于悬臂梁调谐和匹配光栅解调技术的光纤布拉格光栅传感信号解调方法；设计了基于匹配FBG可调滤波检测法的分布式测量系统，大大改善了系统的使用成本、复杂度及信噪比，并根据以上原理设计了系统的各个部分；匹配光纤布拉格光栅可调滤波检测法可以按照自身要求，在需要测量的点装配传感光栅，而只需要制作与其中心反射波长等性质相同的匹配参考光栅，形成测量阵列，匹配参考光栅的波长漂移就可以反映传感光栅的变化；通过对几种常见的流量测量方法进行比较实验测试，由实验数据误差分析可以得出相关结论，验证该设计方案的可行性和精度。
二、基于LabVIEW6.0的光纤布拉格光栅光学特性的仿真设计（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、基于LabVIEW6.0的光纤布拉格光栅光学特性的仿真设计（论文提纲范文）
（1）血运光学传感解调方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 血氧饱和度检测技术 |
| 1.1.2 光纤光栅解调技术 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 血氧饱和度检测技术 |
| 1.2.2 光纤光栅解调技术 |
| 1.2.3 微环谐振器 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 耦合模理论及光纤光栅解调技术 |
| 2.1 光纤耦合模理论 |
| 2.1.1 耦合模方程 |
| 2.1.2 双波导耦合模理论 |
| 2.2 琼斯矩阵算法理论 |
| 2.3 光纤布拉格光栅解调技术 |
| 2.3.1 边缘滤波法 |
| 2.3.2 匹配光栅法 |
| 2.3.3 可调谐滤波法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 全光纤组合器件传输特性分析 |
| 3.1 全光纤单级马赫曾德尔干涉结构传输特性研究 |
| 3.1.1 全光纤单级马赫曾德尔干涉结构理论模型 |
| 3.1.2 解调特性仿真分析 |
| 3.2 全光纤多级马赫曾德尔干涉结构传输特性研究 |
| 3.2.1 全光纤多级马赫曾德尔干涉结构理论模型 |
| 3.2.2 解调特性仿真分析 |
| 3.3 全光纤微环谐振器传输特性研究 |
| 3.3.1 全光纤微环谐振器理论模型 |
| 3.3.2 解调特性仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于微谐振环的全光纤双路边缘解调方案 |
| 4.1 基于微谐振环的全光纤双路边缘解调系统方案 |
| 4.1.1 全光纤双路边缘解调系统 |
| 4.1.2 结构模型与理论分析 |
| 4.2 解调特性仿真分析 |
| 4.2.1 微环累计相位与干涉臂相位差对解调特性的影响 |
| 4.2.2 微环耦合系数对解调特性的影响 |
| 4.2.3 光纤耦合器耦合角对解调特性的影响 |
| 4.2.4 微环传输损耗因子对解调特性的影响 |
| 4.3 基于LabVIEW的光栅传感器上位机温度监测软件 |
| 4.3.1 LabVIEW图形化编程介绍 |
| 4.3.2 软件系统功能设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 适用于皮瓣血运检测的光学传感系统方案 |
| 5.1 皮瓣血运检测光学传感系统整体框图 |
| 5.2 双波长多探测器的全方位血氧饱和度测量方案 |
| 5.2.1 光学组织传播理论 |
| 5.2.2 全方位血氧饱和度测量理论模型 |
| 5.2.3 全方位血氧饱和度测量系统方案 |
| 5.3 温度在线监测方案 |
| 5.4 传感系统实验数据分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
（2）用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 相关领域国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容和结构安排 |
| 第2章 光纤光栅传感器原理及解调方法 |
| 2.1 光纤光栅传感的基本原理 |
| 2.1.1 光纤光栅 |
| 2.1.2 FBG的温度传感特性 |
| 2.1.3 FBG的应力传感特性 |
| 2.2 光纤光栅解调方法 |
| 2.2.1 光谱仪解调法 |
| 2.2.2 CCD分光仪解调法 |
| 2.2.3 拍频解调 |
| 2.2.4 Sagnac干涉解调法 |
| 2.2.5 非平衡M-Z干涉法 |
| 2.3 光纤光栅解调复用技术 |
| 2.3.1 波分复用技术 |
| 2.3.2 时分复用技术 |
| 2.3.3 空分复用技术 |
| 2.3.4 混合复用技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 智能电网用传感解调系统的硬件设计 |
| 3.1 测温解调系统的总体设计 |
| 3.1.1 测温解调系统的指标 |
| 3.1.2 系统硬件总体设计 |
| 3.2 信号采集模块的设计 |
| 3.2.1 光源 |
| 3.2.2 光环形器 |
| 3.2.3 光纤连接器 |
| 3.2.4 光纤布拉格光栅 |
| 3.3 光纤解调驱动模块的设计 |
| 3.3.1 可调谐F-P滤波器原理及电路设计 |
| 3.3.2 光电探测器 |
| 3.4 数据采集模块的设计 |
| 3.4.1 光电转换电路 |
| 3.4.2 A/D转换电路 |
| 3.5 基于FPGA的硬件电路设计 |
| 3.5.1 FPGA芯片的选型及功能介绍 |
| 3.5.2 JTAG接口设计 |
| 3.5.3 SDRAM设计 |
| 3.6 光纤光栅解调系统上位机设计 |
| 3.6.1 LabVIEW简介 |
| 3.6.2 基于LabVIEW的实时监测平台实现 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 解调系统中光信号噪声的种类及分离方法 |
| 4.1 噪声产生的原因 |
| 4.2 噪声的种类 |
| 4.2.1 热噪声 |
| 4.2.2 散粒噪声 |
| 4.2.3 复合噪声 |
| 4.3 解调系统噪声的分离方法 |
| 4.3.1 去噪算法的介绍 |
| 4.3.2 本文的去噪算法 |
| 4.4 本文去噪算法对含噪光信号的去噪 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 光纤光栅测温解调系统的实验分析 |
| 5.1 光纤光栅解调系统的指标测试 |
| 5.1.1 解调系统的波长解调精度 |
| 5.1.2 光纤光栅温度传感测量精度和响应时间测试 |
| 5.2 光纤光栅传感器波长-温度对应关系 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（3）微型低功耗星载光纤光栅传感解调系统及关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅传感在航天监测领域的发展 |
| 1.2.2 光纤光栅解调系统在航天领域的应用需求 |
| 1.3 光纤光栅传感技术 |
| 1.3.1 光纤光栅耦合模理论 |
| 1.3.2 光纤布拉格光栅传感原理 |
| 1.3.3 光纤布拉格传感系统组成 |
| 1.4 光纤光栅传感解调技术 |
| 1.4.1 光纤光栅传感解调技术 |
| 1.4.2 FBG复用技术 |
| 1.5 论文研究内容 |
| 第二章 基于MG-Y可调谐光源技术研究 |
| 2.1 可调谐半导体光源 |
| 2.2 MG-Y型 DBR激光器 |
| 2.2.1 激光器工作原理 |
| 2.2.2 激光器调谐控制设计 |
| 2.3 基于TLS的 FBG波长解调原理 |
| 2.3.1 基于MG-Y光源的光纤传感系统研究 |
| 2.3.2 波长解调原理 |
| 2.3.3 “波长-电流”精确对应关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于ARM的扫描式解调技术研究 |
| 3.1 基于ARM的 FBG微型解调系统 |
| 3.2 解调系统恒流源控制方法 |
| 3.2.1 TLS的电流驱动原理 |
| 3.2.2 单片集成恒流源控制方法实现 |
| 3.3 解调系统温度控制方法 |
| 3.3.1 TLS的温度控制方法 |
| 3.3.2 温度控制系统实现 |
| 3.4 解调系统光电检测技术研究 |
| 3.4.1 FBG光电检测原理 |
| 3.4.2 基于对数放大器的检测电路功能实现 |
| 3.5 供电系统及串口通信 |
| 3.5.1 电源电路实现 |
| 3.5.2 串口通信电路实现 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于MG-Y微型解调仪的光纤光栅解调算法 |
| 4.1 基于MG-Y光源的光纤光栅解调仪软件架构 |
| 4.2 基于ARM的底层软件实现 |
| 4.2.1 底层驱动软件流程 |
| 4.2.2 查找表筛选实现 |
| 4.3 基于MG-Y解调仪FBG解调算法 |
| 4.3.1 波长寻峰算法研究 |
| 4.3.2 基于MG-Y解调仪FBG解调仿真及算法对比分析 |
| 4.3.3 基于LABVIEW的 FBG解调系统实现 |
| 4.4 解调仪的性能测试及标定实验 |
| 4.4.1 PD动态范围测试及分析 |
| 4.4.2 解调仪波长标定实验 |
| 4.4.3 解调仪的性能测试及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 星载光纤光栅传感解调系统实验研究 |
| 5.1 基于MG-Y光源解调仪的USFBG的拉伸实验及分析 |
| 5.1.1 飞秒激光逐点法制备USFBG |
| 5.1.2 USFBG应变传感特性分析 |
| 5.2 基于MG-Y光源解调仪的芯包复合FBG的温度实验及分析 |
| 5.2.1 飞秒激光逐线法制备芯包复合FBG |
| 5.2.2 芯包复合FBG温度传感特性分析 |
| 5.3 基于MG-Y光源解调仪的保偏FBG的温度实验及分析 |
| 5.3.1 飞秒激光逐点法制备保偏FBG |
| 5.3.2 保偏FBG温度传感特性分析 |
| 5.4 基于MG-Y光源解调仪的级联FBG的温度实验及分析 |
| 5.4.1 飞秒激光逐点法制备FBG阵列 |
| 5.4.2 级联FBG温度传感特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
（4）基于啁啾光纤光栅偏振特性的小线度横向作用应力传感研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤光栅的发展历程 |
| 1.3 光纤光栅作为传感器的应用发展 |
| 1.4 光纤光栅应力传感器的特性 |
| 1.5 啁啾光纤光栅发展历程 |
| 1.6 啁啾光纤光栅横向应力传感的问题 |
| 1.7 论文主要内容 |
| 第二章 光纤光栅基础理论和分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤光栅基本理论 |
| 2.2.1 光纤光栅的模耦合理论 |
| 2.2.2 光纤光栅的矩阵分析方法 |
| 2.3 均匀光纤光栅的理论模型 |
| 2.4 相移光纤光栅的基本理论 |
| 2.4.1 相移光纤光栅的理论模型 |
| 2.4.2 相移光纤光栅的特性 |
| 2.5 啁啾光纤光栅的基本理论 |
| 2.5.1 啁啾光纤光栅的理论模型 |
| 2.5.2 啁啾光纤光栅的特性 |
| 2.6 光纤光栅偏振分析理论 |
| 2.6.1 斯托克斯参量 |
| 2.6.2 偏振相关损耗 |
| 第三章 光纤光栅小线度横向应力传感理论模型与分析 |
| 3.1 光纤光栅局部受力弹性力学分析 |
| 3.2 应力致双折射与PDL计算 |
| 3.3 小线度受压区域栅区的周期变化与波长漂移 |
| 3.4 啁啾光纤光栅小线度区域轴向形变致相移及其特性 |
| 3.5 啁啾光纤光栅局部受压传输矩阵模型 |
| 第四章 小线度横向应力作用下线性啁啾光纤光栅偏振特性仿真分析 |
| 4.1 小线度横向应力下的啁啾光纤光栅光谱仿真 |
| 4.2 偏振相关损耗PDL与横向压力对应关系的仿真分析 |
| 4.2.1 仿真约束条件 |
| 4.2.2 PDL_T与横向小线度压力大小的关系 |
| 4.2.3 PDL_T与受力位置的关系 |
| 4.2.4 PDL_T与受力线度大小的关系 |
| 4.2.5 PDL_T最大峰值对应波长的漂移 |
| 4.3 斯托克斯s_1参量与压力关系仿真 |
| 4.3.1 压力大小与Stokes-s_1参量对应关系的仿真分析 |
| 4.3.2 压力大小与Stokes-s_1参量峰值的关系 |
| 4.3.3 压力线度与Stokes-s_1参量峰值的关系 |
| 第五章 小线度横向应力下线性啁啾光纤光栅传感实验研究 |
| 5.1 实验方案与计划 |
| 5.2 1mm线度压力大小与斯托克斯参量的关系实验 |
| 5.3 不同压力线度对斯托克斯参量与压力线性关系斜率的影响。 |
| 5.3.1 0.5mm细针线度横向压力的影响 |
| 5.3.2 1.5mm粗针线度横向压力的影响 |
| 5.3.3 三种线度横向压力下的斯托克斯参量变化曲线比较与分析 |
| 5.4 峰值波长的漂移现象 |
| 5.5 实验结果分析与总结 |
| 第六章 基于应用的理论研究和设计方案 |
| 6.1 封装的理论研究和设计 |
| 6.1.1 设计理念 |
| 6.1.2 单个传感器封装设计方案与计算 |
| 6.1.3 应力集中式封装方案 |
| 6.2 传感器组网的理论研究和设计 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 本文工作 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 重要结论 |
| 7.4 进一步工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）变温环境下基于气室吸收谱的FBG高精度解调方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 FBG传感技术概述 |
| 1.3 FBG传感解调方法概述 |
| 1.4 变温环境下FBG的可调谐F-P滤波解调方法研究现状 |
| 1.5 课题主要研究内容 |
| 第2章 基于F-P滤波器和HCN 气室的FBG传感解调方法与HCN 气室吸收光谱畸变研究 |
| 2.1 FBG传感机理与模型 |
| 2.1.1 FBG耦合传感理论基础 |
| 2.1.2 FBG温度传感模型 |
| 2.2 基于可调谐F-P滤波器和HCN气室的FBG传感解调方法 |
| 2.2.1 基于可调谐F-P滤波器和HCN气室的FBG波长解调系统结构 |
| 2.2.2 数据解调处理流程 |
| 2.3 可调谐F-P滤波器导致的HCN气室吸收光谱的畸变研究 |
| 2.3.1 可调谐F-P滤波器基本原理 |
| 2.3.2 HCN气室波长参考机理 |
| 2.3.3 HCN气室吸收光谱畸变机理 |
| 2.3.4 HCN气室吸收光谱畸变导致的寻峰误差分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于反卷积的HCN气室吸收光谱去畸变方法研究 |
| 3.1 HCN气室吸收光谱反卷积模型 |
| 3.2 HCN气室吸收光谱反卷积理论 |
| 3.3 F-P滤波透射率函数频谱分析 |
| 3.3.1 F-P滤波透射率函数光谱的采集 |
| 3.3.2 F-P滤波透射率函数频谱分析及选取 |
| 3.4 解调系统中HCN吸收光谱信号迭代反卷积算法 |
| 3.4.1 信号处理算法总体流程 |
| 3.4.2 探测HCN吸收光谱归一化处理 |
| 3.4.3 光谱滤波处理 |
| 3.4.4 迭代终止条件 |
| 3.5 HCN气室吸收光谱反卷积效果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于反卷积复原的HCN气室吸收光谱波长参考解调实验研究 |
| 4.1 FBG解调系统硬件设置 |
| 4.2 FBG解调系统软件总体设计 |
| 4.2.1 传感解调系统采集软件设计 |
| 4.2.2 传感解调系统解调软件设计 |
| 4.3 恒定环境温度下的FBG传感解调实验研究 |
| 4.3.1 基于反卷积复原的HCN气室吸收光谱波长参考解调 |
| 4.3.2 解调结果对比分析 |
| 4.4 变温环境下的 FBG 传感解调实验研究 |
| 4.4.1 基于反卷积复原的HCN气室吸收光谱波长参考解调 |
| 4.4.2 解调结果对比分析 |
| 4.5 HCN气室波长参考解调方法误差分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）面向长输石油管道安全监测的光纤振动传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 管道发展与安全检测的现状 |
| 1.3 振动信号的检测方法 |
| 1.3.1 传统振动检测方法 |
| 1.3.2 光学振动检测方法 |
| 第2章 光纤布拉格光栅传感器测管道振动 |
| 2.1 光纤布拉格光栅传感技术 |
| 2.2 光纤布拉格光栅传感器的研究现状 |
| 2.3 光纤布拉格光栅振动传感原理分析 |
| 2.3.1 均匀轴向应力作用下的FBG振动传感分析 |
| 2.3.2 均匀横向应力作用下的FBG振动传感分析 |
| 2.4 FBG振动传感器的力学模型 |
| 2.5 光纤光栅解调方法研究 |
| 2.6 解调仪模块的程序编写 |
| 2.7 管道中振动信号的传输 |
| 2.8 现场管道实验 |
| 2.9 信号分析与讨论 |
| 2.9.1 信号处理 |
| 2.9.2 基于PLSDA算法的模式识别 |
| 2.10 微音器系统进行对比参考实验 |
| 2.10.1 微音器振动传感原理 |
| 2.10.2 微音器检测振动信号 |
| 2.11 本章小结 |
| 第3章 光纤微悬臂梁系统振动检测 |
| 3.1 光纤微悬臂梁振动传感技术 |
| 3.2 传感头的设计 |
| 3.3 光纤微悬臂梁振动检测的理论分析 |
| 3.3.1 法布里珀罗腔干涉原理 |
| 3.3.2 表面反射率、法珀腔腔长、条纹对比度三者之间的影响 |
| 3.3.3 偏角的影响 |
| 3.3.4 悬臂梁振动模态分析 |
| 3.3.5 悬臂梁振动的理论分析 |
| 3.4 系统说明 |
| 3.4.1 光源分析 |
| 3.4.2 光纤特性分析 |
| 3.4.3 光纤环形器 |
| 3.5 程序编写与说明 |
| 3.5.1 LabVIEW程序介绍 |
| 3.5.2 FFT算法说明与改进 |
| 3.5.3 悬臂梁的加工 |
| 3.5.4 悬臂梁的固定 |
| 3.6 实验验证与讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）功率解调的高灵敏度光纤布拉格光栅位移传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光纤传感器概述 |
| 1.1.1 光纤传感器的传感原理 |
| 1.1.2 光纤传感器的分类 |
| 1.1.3 光纤传感器的特性 |
| 1.1.4 光纤传感器的发展现状 |
| 1.2 位移传感器的研究 |
| 1.2.1 测量位移的方法 |
| 1.2.2 光纤布拉格光栅位移传感器的研究 |
| 1.2.3 典型的FBG位移传感器的结构 |
| 1.3 论文的研究工作 |
| 第2章 光纤、光纤布拉格光栅及光纤耦合器的特性研究 |
| 2.1 光纤 |
| 2.1.1 光纤按制作材料分类 |
| 2.1.2 光纤按折射率分布分类 |
| 2.1.3 光纤按光波在光纤中的传输模式分类 |
| 2.2 单模光纤 |
| 2.2.1 基本结构 |
| 2.2.2 光线在单模玻璃光纤中的传输理论 |
| 2.3 光纤布拉格光栅 |
| 2.3.1 光纤布拉格光栅的结构 |
| 2.3.2 光纤布拉格光栅的制作方法 |
| 2.3.3 光纤布拉格光栅的工作原理 |
| 2.4 光纤耦合器 |
| 2.4.1 光纤耦合器的制作原理 |
| 2.4.2 X型 2×2 单模定向光纤耦合器 |
| 第3章 功率解调的光纤布拉格光栅位移传感器的理论研究 |
| 3.1 功率解调方案设计与传感原理 |
| 3.1.1 光纤布拉格光栅波长移动理论 |
| 3.1.2 功率解调方案设计 |
| 3.1.3 传感原理分析 |
| 3.2 模拟仿真 |
| 3.3 影响灵敏度因素分析 |
| 第4章 功率解调的光纤布拉格光栅位移传感器的实验研究 |
| 4.1 布拉格光栅位移传感器的实验过程 |
| 4.1.1 功率解调测量圆柱体位移 |
| 4.1.2 波长解调测量圆柱体位移 |
| 4.1.3 分段测量圆柱体位移 |
| 4.2 布拉格光栅谱线分析 |
| 4.2.1 FBG2的透射谱线 |
| 4.2.2 FBG1的反射谱线 |
| 第5章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（8）光纤布拉格光栅特性研究及在拉曼激光雷达中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光纤光栅的研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅的发展 |
| 1.2.2 光纤光栅的分类 |
| 1.2.3 光纤光栅的应用 |
| 1.3 激光雷达的发展现状及趋势 |
| 1.3.1 激光雷达探测原理及发展 |
| 1.3.2 激光雷达分光技术 |
| 1.3.3 光纤光栅分光技术与激光雷达 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 2 光纤光栅光谱理论及特性分析 |
| 2.1 FBG理论 |
| 2.1.1 耦合模分析 |
| 2.1.2 传输矩阵分析 |
| 2.2 FBG的特性 |
| 2.2.1 FBG的波导结构 |
| 2.2.2 FBG的传感特性 |
| 2.3 FBG的传感应用 |
| 2.3.1 复用技术 |
| 2.3.2 分布式传感网络 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 TDM-FBG传感系统设计及实验 |
| 3.1 |
| 3.1.1 TDM-FBG传感系统结构 |
| 3.1.2 脉冲激光光源的标定 |
| 3.2 激光驱动器设计 |
| 3.2.1 纳秒级脉冲驱动 |
| 3.2.2 脉冲驱动设计 |
| 3.2.3 DFB-LD驱动能力实验 |
| 3.3 信号接收系统的设计与优化 |
| 3.3.1 信号放大电路 |
| 3.3.2 信号调理实验研究 |
| 3.3.3 信号调理性能分析 |
| 3.4 数据采集与处理系统 |
| 3.4.1 软件系统设计 |
| 3.4.2 应变实验与分析 |
| 3.4.3 传感系统误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 超多点TDM-FBG传感系统设计及性能优化 |
| 4.1 系统的解调与标定 |
| 4.1.1 边缘滤波解调 |
| 4.1.2 解调与标定实验系统 |
| 4.2 实验测试与分析 |
| 4.2.1 标定实验 |
| 4.2.2 校正实验 |
| 4.2.3 校正结果 |
| 4.3 系统性能优化分析 |
| 4.3.1 双光源设计 |
| 4.3.2 复用数目仿真 |
| 4.4 双光源传感系统实验 |
| 4.4.1 双DFB-LD系统 |
| 4.4.2 实验结果与分析 |
| 4.4.3 信噪比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于FBG分光技术的拉曼测温激光雷达系统 |
| 5.1 激光雷达测温原理 |
| 5.1.1 大气分子散射 |
| 5.1.2 拉曼散射光谱 |
| 5.2 多通道拉曼分光技术研究 |
| 5.2.1 拉曼测温激光雷达系统 |
| 5.2.2 转动量子数分析 |
| 5.3 分光系统设计 |
| 5.3.1 拉曼分光系统结构 |
| 5.3.2 分光系统中谱线的提取 |
| 5.4 可见光波段FBG性能分析 |
| 5.4.1 单模耦合效率分析 |
| 5.4.2 端面偏移耦合效率 |
| 5.4.3 FBG反射率测试 |
| 5.4.4 FBG边带抑制率 |
| 5.5 大气温度廓线仿真分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 基于SFBG的拉曼分光系统优化及仿真 |
| 6.1 非均匀光纤光栅特性及仿真 |
| 6.1.1 相移光纤光栅性能分析 |
| 6.1.2 取样光纤光栅性能分析 |
| 6.2 非均匀光纤光栅的精细光谱分光系统 |
| 6.2.1 基于PSFBG的分光系统设计 |
| 6.2.2 基于SFBG的分光系统设计 |
| 6.2.3 分光系统对比分析 |
| 6.3 SFBG在分光系统上的应用 |
| 6.3.1 分光系统仿真及分析 |
| 6.3.2 大气温度廓线的仿真分析 |
| 6.4 FBG和SFBG分光系统探测结果对比 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 在读博士期间发表的论文 |
| 在读博士期间参加的科研项目 |
（9）光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤Bragg光栅传感理论技术研究现状 |
| 1.2.2 光纤Bragg光栅的应用研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 非均匀应力场下光纤Bragg光栅的反射光谱特性及其应力重构研究 |
| 2.1 光纤传输矩阵理论 |
| 2.2 非均匀应力场下的光栅反射光谱特性研究 |
| 2.2.1 静态非均匀应力场下光栅反射光谱特性研究 |
| 2.2.2 动态非均匀应力场下光栅反射光谱特性研究 |
| 2.3 基于压缩感知的光栅全光谱数据采集及其重构 |
| 2.3.1 压缩感知光谱数据采集基本原理 |
| 2.3.2 压缩感知光谱数据采集验证试验 |
| 2.4 基于多参数约束的栅格区域非均匀应力自适应重构 |
| 2.4.1 自适应算法 |
| 2.4.2 栅格区域非均匀应力重构自适应改进算法 |
| 2.4.3 栅格区域非均匀应力重构验证试验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 微型化及工程化光纤Bragg光栅传感器研制及其检测特性研究 |
| 3.1 光纤Bragg光栅传感器设计原则及方法 |
| 3.1.1 传感器的概念及电类设计注意事项 |
| 3.1.2 光纤光栅传感器设计原则及方法 |
| 3.2 微型化光纤Bragg光栅传感器研制及其特性研究 |
| 3.2.1 基于椭圆环的共原点三维应变光纤Bragg光栅传感器 |
| 3.2.2 微型光纤Bragg光栅压力传感器 |
| 3.2.3 微型光纤Bragg光栅位移传感器 |
| 3.3 工程类光纤Bragg光栅传感器研制及其特性研究 |
| 3.3.1 光纤Bragg光栅锚索测力计 |
| 3.3.2 大量程变精度光纤Bragg光栅位移传感器 |
| 3.3.3 可辨周向的光纤Bragg光栅倾斜传感器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于信号处理的光纤Bragg光栅传感器性能改进研究 |
| 4.1 基于小波变换的准静态光纤Bragg光栅信号处理 |
| 4.1.1 小波变换的理论基础 |
| 4.1.2 光纤Bragg光栅小波变换降噪原理 |
| 4.1.3 小波变换数据处理效果的数值分析 |
| 4.2 基于Duffing混沌模型的光纤Bragg光栅微弱信号提取 |
| 4.2.1 Duffing混沌振子模型 |
| 4.2.2 快速傅里叶变换 |
| 4.2.3 Duffing混沌振子模型信号提取效果数值分析 |
| 4.3 基于希尔伯特-黄变换的多参数光纤传感器研制 |
| 4.3.1 希尔伯特-黄变换 |
| 4.3.2 流速温度共采的光纤Bragg光栅流速传感器 |
| 4.3.3 倾斜、加速度及温度三分量共采的光纤光栅腕式振动传感器 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于改进盲源分离的同波长光纤复用技术 |
| 5.1 基于改进盲源分离算法的同波长光纤复用技术 |
| 5.1.1 盲源分离算法 |
| 5.1.2 基于改进盲源分离的同波长时变混合光纤信号分离 |
| 5.2 时变混合光纤信号分离仿真试验研究 |
| 5.2.1 温度\应变时变混合信号分离 |
| 5.2.2 温度\位移时变混合信号分离 |
| 5.2.3 温度\压力时变混合信号分离 |
| 5.2.4 温度\振动混合信号分离 |
| 5.3 时变混合光纤信号分离验证试验研究 |
| 5.3.1 光纤振动试验平台 |
| 5.3.2 振动试验数据分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 光纤Bragg光栅监测系统应用研究 |
| 6.1 光纤Bragg光栅监测系统模型试验应用研究 |
| 6.1.1 青岛海底隧道模型试验 |
| 6.1.2 下穿隧道边坡落石模型研究 |
| 6.2 光纤Bragg光栅监测系统边坡工程应用 |
| 6.2.1 工程概况 |
| 6.2.2 边坡监测系统工程安装 |
| 6.2.3 边坡监测系统试验数据分析 |
| 6.2.4 监测系统效益分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 攻读博士期间申请的专利 |
| 攻读博士期间参加的主要项目 |
| 攻读博士期间获得的奖励 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
| 附件 |
（10）基于光纤光栅系统的流量测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 光纤传感技术的特点及其发展 |
| 1.2.1 光纤传感技术的特点 |
| 1.2.2 光纤传感技术的发展 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 流量测量方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 常用流量计测量机理 |
| 2.3 涡街流量计 |
| 2.4 基于光纤光栅系统的涡街流量传感器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光纤光栅流量传感特性 |
| 3.1 光纤及其传输特性 |
| 3.1.1 光纤光敏特性 |
| 3.1.2 光纤损耗特性 |
| 3.1.3 光纤色散特性 |
| 3.2 光纤传感器的组成和基本原理 |
| 3.3 光纤光栅传感器的光学性质 |
| 3.3.1 光纤光栅传感器机理 |
| 3.3.2 光纤光栅传感器的结构及其写入 |
| 3.3.3 典型光栅的光学性质 |
| 3.3.4 信号解调 |
| 3.3.5 Bragg 光纤光栅传感器机理 |
| 3.4 光纤光栅式流量传感器 |
| 3.4.1 光纤光栅流量传感器光路解调 |
| 3.4.2 测量系统结构 |
| 3.4.3 光电探测器转换特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 光纤光栅流量测量系统设计 |
| 4.1 系统总体设计 |
| 4.2 光纤的选择、设计及相关损耗的计算 |
| 4.3 光电探测器 |
| 4.4 光源选择 |
| 4.5 基于步进电机可调匹配参考光栅测量调谐装置 |
| 4.5.1 悬臂梁结构 |
| 4.5.2 信号解调 |
| 4.6 流量信号处理电路设计 |
| 4.6.1 信号分离滤波器设计 |
| 4.6.2 前置放大电路 |
| 4.6.3 步进电机及单片机硬件电路 |
| 4.6.4 系统软件 |
| 4.6.5 分布式系统设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于小波变换的流量信号处理研究 |
| 5.1 小波变换 |
| 5.1.1 Fourier 变换和 Gabor 变换 |
| 5.1.2 小波变换 |
| 5.2 小波变换的分析及算法研究 |
| 5.2.1 小波基 |
| 5.2.2 离散小波变换及小波包 |
| 5.2.3 信号的分解与重构算法研究 |
| 5.3 小波变换用于流量信号的消噪 |
| 5.3.1 模极大值法 |
| 5.3.2 阈值消噪及小波基测试研究 |
| 5.3.3 多尺度平滑去噪仿真及软件运行结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 流量测量系统实验研究 |
| 6.1 超声波流量传感实验 |
| 6.2 光纤光栅涡街流量传感实验 |
| 6.3 光纤光栅靶式流量传感实验 |
| 6.3.1 光纤布拉格光栅应变特性测试实验 |
| 6.3.2 光纤光栅靶式流量测试实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、基于LabVIEW6.0的光纤布拉格光栅光学特性的仿真设计（论文参考文献）
- [1]血运光学传感解调方法研究[D]. 贺静. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究[D]. 王有朋. 长春工业大学, 2020(01)
- [3]微型低功耗星载光纤光栅传感解调系统及关键技术研究[D]. 刘佳. 合肥工业大学, 2020(01)
- [4]基于啁啾光纤光栅偏振特性的小线度横向作用应力传感研究与设计[D]. 刁俊辉. 南京邮电大学, 2019(02)
- [5]变温环境下基于气室吸收谱的FBG高精度解调方法研究[D]. 李雨晴. 天津大学, 2019(01)
- [6]面向长输石油管道安全监测的光纤振动传感技术研究[D]. 徐胜明. 中国科学技术大学, 2017(11)
- [7]功率解调的高灵敏度光纤布拉格光栅位移传感器的研究[D]. 解瑞军. 吉林大学, 2017(01)
- [8]光纤布拉格光栅特性研究及在拉曼激光雷达中的应用[D]. 巩鑫. 西安理工大学, 2016(02)
- [9]光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究[D]. 蒋善超. 山东大学, 2016(10)
- [10]基于光纤光栅系统的流量测量研究[D]. 王冬生. 燕山大学, 2013(08)