光纤光栅交叉敏感性及组网技术研究
发布时间：2020-12-06 07:51
光纤光栅传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强,便于复用组网而实现分布式传感等优势,逐渐成为传感领域研究的热点。随着光纤光栅传感器及其复用组网技术的发展,光纤光栅传感网络正朝着大容量、远距离、高精度、分布式等方向发展,广泛应用在周界安防、桥梁健康检测、电力系统温度控制等领域。本论文重点针对光纤光栅的温度与应变交叉敏感性和组网技术开展深入的研究,完成的主要工作如下：1.研究了光纤光栅特别是布拉格光纤光栅的传感技术、解调技术与组网复用技术。概括性回顾了光纤光栅传感技术发展历程和研究现状,对布拉格光纤光栅传感理论模型进行了理论推导与分析。2.针对光纤光栅在传感领域应用中存在温度与应变交叉敏感的问题,提出了-种基于遗传算法的解调方案。建立了遗传算法的快速解调模型,经过数学分析得到遗传算法目标方程及适应度函数,系统讨论了参考光纤光栅与传感光栅反射中心波长不同和反射峰值不同情况下的解调结果。数值研究结果表明,提出的基于遗传算法的解调方案可以有效地解调出参考光纤光栅与传感光栅参数不同情况下的温度与应变变化,打破了传统参考光纤光栅法要求传感光栅与参考光栅一致的要求,降低了系统的组建难度。3.研究了基于弱...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
均勾周期光纤光栅结构及其折射率分布
cosh\>jk'-a'L^)-^y^2光纤光栅反射率与透射率满足R+T=l。图2-2给出了光纤光栅在不同参数条件下的反射谱曲线。从图中曲线可以看出，光纤光栅反射率与折射率调制系数An关系成正比。透射谱与反射谱之间互为相反，相加为1。透射谱与反射谱线宽与A?成正比。n I[/厂 1 ~MP0.8 A 透射请曲线 0.8/ \ 翻聽夫 yr r V f1 / s射请曲线I f0.2 細曲线、\J 0.2- jl ■」.」Vu…I J aaamIII_JlllmA/1.5496 1.5496 1.55 1.55Q2 1.5504 1.5906 15406 1.55 1.5505 1.351波长/um 波长/um⑷L=100mm，An =0,0001 (b)L=100mm, An =0.004图2-2光纤光栅反射谱、透射谱与参数关系FFig2-2 Relation between fiber grating reflection, transmission spectrum2.1
取FBG光栅长度：Ll=6cm, L2=8cm, L3=10cm。数值分析仿真，经过处理后得到图2-3:tOOf r * r-一-， T…””? I ， 1 90 - ■00 . - ■ ?“ L?cm L=8cm7Q . L?10c?n广 f ■50 -% ?. -3C. '、 ■20 . ■'。? I I、 .ft I ? ■ /?s? —- . ? ■1^5 155352 1553S4 155366 1653 56 1563 6 1553 52 1653 64 155366 1553 田 1%37被长/nm图2-3不同长度FBG反射谱Fig2-3 Spectrums of different length FBG从图2-3中，通过对比可以看出，布拉格光纤光栅的反射率峰值与光栅的长度成正比。在一定范围内，随着光纤光栅长度的增加，FBG反射谱的带宽逐渐变小，最大反射率的幅值随着长度增加而变大，直至增加到1为止。同时，FBG反射谱中心波长不受FBG长度L变化的影响。12
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤光栅传感器交叉敏感问题解决方案[J]. 陈丽娟,贺明玲,王坤. 数字通信. 2012(06)
[2]Reflectivity Measurement of Weak Fiber Bragg Grating (FBG)[J]. 郭会勇. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition). 2012(06)
[3]温度应变双参量同时测量的光纤传感技术研究[J]. 倪晓红,桂菲菲,王玉田,吴春辉. 激光与红外. 2011(07)
[4]小直径光纤光栅的研制及传感交叉敏感研究[J]. 刘荣梅,梁大开. 光谱学与光谱分析. 2011(03)
[5]基于光纤布拉格光栅波/时分复用传感网络研究[J]. 王玉宝,兰海军. 光学学报. 2010(08)
[6]基于单长周期光纤光栅光谱特性的温度和应变同时区分测量[J]. 胡兴柳,梁大开,陆观,曾捷. 光谱学与光谱分析. 2010(03)
[7]旋转折变型长周期光纤光栅实现应变和温度的同时测量[J]. 宋韵,朱涛,饶云江,史翠华,朱永. 中国激光. 2009(05)
[8]基于WDM和TDM的串联FBG高速列车定位系统[J]. 王燕花,简水生,任文华,刘艳,谭中伟. 光电子.激光. 2008(08)
[9]光纤光栅传感器交叉敏感问题研究[J]. 张博,严高师,邓义君. 应用光学. 2007(05)
[10]Application of genetic algorithm in quasi-static fiber grating wavelength demodulation technology[J]. TENG Feng-cheng, YIN Wen-wen, WU Fei, LI Zhi-quang,and WU Ti-hua Institute of Automatic Instrument, College of Electric Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China. Optoelectronics Letters. 2007(04)
硕士论文
[1]基于弱反射光纤光栅的准分布式传感系统信息处理技术研究[D]. 王梓.华中科技大学 2011
本文编号：2901002
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
均勾周期光纤光栅结构及其折射率分布
cosh\>jk'-a'L^)-^y^2光纤光栅反射率与透射率满足R+T=l。图2-2给出了光纤光栅在不同参数条件下的反射谱曲线。从图中曲线可以看出，光纤光栅反射率与折射率调制系数An关系成正比。透射谱与反射谱之间互为相反，相加为1。透射谱与反射谱线宽与A?成正比。n I[/厂 1 ~MP0.8 A 透射请曲线 0.8/ \ 翻聽夫 yr r V f1 / s射请曲线I f0.2 細曲线、\J 0.2- jl ■」.」Vu…I J aaamIII_JlllmA/1.5496 1.5496 1.55 1.55Q2 1.5504 1.5906 15406 1.55 1.5505 1.351波长/um 波长/um⑷L=100mm，An =0,0001 (b)L=100mm, An =0.004图2-2光纤光栅反射谱、透射谱与参数关系FFig2-2 Relation between fiber grating reflection, transmission spectrum2.1
取FBG光栅长度：Ll=6cm, L2=8cm, L3=10cm。数值分析仿真，经过处理后得到图2-3:tOOf r * r-一-， T…””? I ， 1 90 - ■00 . - ■ ?“ L?cm L=8cm7Q . L?10c?n广 f ■50 -% ?. -3C. '、 ■20 . ■'。? I I、 .ft I ? ■ /?s? —- . ? ■1^5 155352 1553S4 155366 1653 56 1563 6 1553 52 1653 64 155366 1553 田 1%37被长/nm图2-3不同长度FBG反射谱Fig2-3 Spectrums of different length FBG从图2-3中，通过对比可以看出，布拉格光纤光栅的反射率峰值与光栅的长度成正比。在一定范围内，随着光纤光栅长度的增加，FBG反射谱的带宽逐渐变小，最大反射率的幅值随着长度增加而变大，直至增加到1为止。同时，FBG反射谱中心波长不受FBG长度L变化的影响。12
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤光栅传感器交叉敏感问题解决方案[J]. 陈丽娟,贺明玲,王坤. 数字通信. 2012(06)
[2]Reflectivity Measurement of Weak Fiber Bragg Grating (FBG)[J]. 郭会勇. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition). 2012(06)
[3]温度应变双参量同时测量的光纤传感技术研究[J]. 倪晓红,桂菲菲,王玉田,吴春辉. 激光与红外. 2011(07)
[4]小直径光纤光栅的研制及传感交叉敏感研究[J]. 刘荣梅,梁大开. 光谱学与光谱分析. 2011(03)
[5]基于光纤布拉格光栅波/时分复用传感网络研究[J]. 王玉宝,兰海军. 光学学报. 2010(08)
[6]基于单长周期光纤光栅光谱特性的温度和应变同时区分测量[J]. 胡兴柳,梁大开,陆观,曾捷. 光谱学与光谱分析. 2010(03)
[7]旋转折变型长周期光纤光栅实现应变和温度的同时测量[J]. 宋韵,朱涛,饶云江,史翠华,朱永. 中国激光. 2009(05)
[8]基于WDM和TDM的串联FBG高速列车定位系统[J]. 王燕花,简水生,任文华,刘艳,谭中伟. 光电子.激光. 2008(08)
[9]光纤光栅传感器交叉敏感问题研究[J]. 张博,严高师,邓义君. 应用光学. 2007(05)
[10]Application of genetic algorithm in quasi-static fiber grating wavelength demodulation technology[J]. TENG Feng-cheng, YIN Wen-wen, WU Fei, LI Zhi-quang,and WU Ti-hua Institute of Automatic Instrument, College of Electric Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China. Optoelectronics Letters. 2007(04)
硕士论文
[1]基于弱反射光纤光栅的准分布式传感系统信息处理技术研究[D]. 王梓.华中科技大学 2011
本文编号：2901002
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