基于光纤振动系统相位解调方法的改进研究
发布时间：2020-12-30 22:27
海底地震引发的海啸破坏性极强,对生命安全和财产安全都构成极其严重的威胁,因此建立科学有效的地震海啸预警系统是尤为重要的。海洋环境条件错综复杂,传统传感器的供电和维护难度均较大。干涉型光纤传感器凭借其抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度探测、体积小易于集成、且探头本征无源等突出优势,逐渐在地震海啸预警领域中得到了广泛的研究。以干涉型光纤传感技术为手段,通过测量干涉信号的变化来反演实现对被测振动信号的检测,其中,干涉信号的相位解调方法作为检测过程中关键性的问题,具有很高的研究价值。本文开展光纤振动系统的相位解调方法改进的研究,使得系统更加稳定、可靠,达到高精度探测振动信号的目的。首先,本文对研究课题的背景意义进行阐述,介绍了光纤传感器及相位解调方法方面的研究现状,详细分析了光纤干涉及成因、相位调制原理。接着,本文对光纤振动系统的光路结构及光纤振动检波器机理进行说明,着重研究了相位生成载波技术,其中包括调制和解调,调制分为内调制和外调制,解调分为微分交叉相乘和反正切解调方法。针对传统的相位生成载波解调技术存在的不足处和局限性,比如,解调精度易受到环境干扰、干涉信号幅度、调制深度的影响,基频混频方法只...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地震海啸预警系统结构
外界信息的感知是指外界一些物理量（如压力、振动、位移、温度、电压）的变化会引起光纤中传输的光波特征参数（如光的波长、强度、频率偏振态等）发生改变，通过调制传输光波，对光波特征参数进行实时检“感知”外界物理量的变化[29]。信号传输是指被调制的光波传输到光元进行光电转换，把外界信息从调制光波中提取出来并进行信号的处理纤传感器可以按照功能、光波特征参数、被测物理量等多种角度来划分1）按照功能划分，分为功能型光纤传感器（图 1.3）与非功能型光纤传 1.4）两大类[30]。一类是功能型光纤传感器又称为全光纤型或传感型光，其调制区处于光纤中，其中传输的光波特征参数，例如相位、波长能锐地感知到对于外界物理量的变化，如振动、温度等，从而通过改变光数来调制光波，同时具备信号传输和感知外界信息的功能。另一类是非纤传感器又称为传光型光纤传感器，其调制区处于光纤外，光纤只能起输的作用，需要外调制装置才能调制光波。
（1）按照功能划分，分为功能型光纤传感器（图 1.3）与非功能型光纤传感器（图 1.4）两大类[30]。一类是功能型光纤传感器又称为全光纤型或传感型光纤传感器，其调制区处于光纤中，其中传输的光波特征参数，例如相位、波长能够非常敏锐地感知到对于外界物理量的变化，如振动、温度等，从而通过改变光波特征参数来调制光波，同时具备信号传输和感知外界信息的功能。另一类是非功能型光纤传感器又称为传光型光纤传感器，其调制区处于光纤外，光纤只能起到信号传输的作用，需要外调制装置才能调制光波。 图 1.3 功能型光纤传感器
【参考文献】：
期刊论文
[1]相位生成载波解调方法的研究[J]. 孙韦,于淼,常天英,陈建冬,崔洪亮,庞铄. 光子学报. 2018(08)
[2]分布式反馈激光器调制特性研究[J]. 王海旭,陈建冬,常天英,郎金鹏,曾祥豹,高文智,孙韦,崔洪亮. 激光技术. 2017(06)
[3]高精度光纤光栅地震计[J]. 张文涛,黄稳柱,罗英波,李丽,刘文义,李芳. 传感技术学报. 2017(04)
[4]基于压电陶瓷相位调制器的外调制相位生成载波法研究[J]. 巩玲仙,邵贵成,田竹梅,王春灿,付建梅,王爱珍. 传感技术学报. 2017(04)
[5]Transient emission wavelength estimation for DFB laser with temperature tuning[J]. 李金义,乔琛智,宋丽梅,郭庆华. Optoelectronics Letters. 2017(02)
[6]光纤布拉格光栅传感器交叉敏感问题的研究进展[J]. 孙诗晴,初凤红,卢家焱. 激光与光电子学进展. 2017(04)
[7]基于同步载波复原的干涉相位生成载波解调算法[J]. 李树旺,邵士勇,梅海平,郝其龙,饶瑞中. 中国激光. 2016(12)
[8]基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术[J]. 杨远洪,刘硕,陆林,靳伟. 红外与激光工程. 2016(08)
[9]改进式相位生成载波调制解调方法[J]. 郎金鹏,常天英,陈建冬,刘野,崔洪亮,于淼. 光子学报. 2016(12)
[10]海底地震观测技术现状与展望[J]. 黎珠博,潘飞儒. 华北地震科学. 2015(03)
博士论文
[1]基于光纤干涉法的海底地震检波器的研制[D]. 陈建冬.吉林大学 2018
[2]基于时延估计的干涉型光纤传感定位系统研究[D]. 吴媛.复旦大学 2014
[3]光纤振动传感技术在周界安防领域的应用方法研究[D]. 唐璜.复旦大学 2012
硕士论文
[1]基于光纤振动传感技术的相位解调方法研究及硬件实现[D]. 高文智.吉林大学 2018
[2]分布式光纤地震波传感系统及勘探应用研究[D]. 方欣栋.电子科技大学 2018
[3]一种采用3×3光纤耦合器的相位解调和双波长相位解卷绕方法研究[D]. 张冰.北京邮电大学 2018
[4]用于海底地震监测的光纤干涉型传感器解调方法研究[D]. 郎金鹏.吉林大学 2017
[5]光纤Sagnac传感系统及其在冲击监测领域的应用[D]. 常晨.南京航空航天大学 2017
[6]基于光纤干涉法的高精度水位检测系统软件解调的研究[D]. 刘野.吉林大学 2016
[7]基于PGC解调算法消除光强扰动的光纤传感器研究[D]. 张帅.天津理工大学 2016
[8]基于瑞利散射的分布式光纤振动传感技术研究[D]. 蒋鹏.国防科学技术大学 2012
[9]基于海啸浮标的海啸数值预报技术研究[D]. 王君成.国家海洋环境预报研究中心 2012
[10]基于多模干涉和F-P干涉的光纤传感器实验研究[D]. 陈松.天津理工大学 2012
本文编号：2948406
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地震海啸预警系统结构
外界信息的感知是指外界一些物理量（如压力、振动、位移、温度、电压）的变化会引起光纤中传输的光波特征参数（如光的波长、强度、频率偏振态等）发生改变，通过调制传输光波，对光波特征参数进行实时检“感知”外界物理量的变化[29]。信号传输是指被调制的光波传输到光元进行光电转换，把外界信息从调制光波中提取出来并进行信号的处理纤传感器可以按照功能、光波特征参数、被测物理量等多种角度来划分1）按照功能划分，分为功能型光纤传感器（图 1.3）与非功能型光纤传 1.4）两大类[30]。一类是功能型光纤传感器又称为全光纤型或传感型光，其调制区处于光纤中，其中传输的光波特征参数，例如相位、波长能锐地感知到对于外界物理量的变化，如振动、温度等，从而通过改变光数来调制光波，同时具备信号传输和感知外界信息的功能。另一类是非纤传感器又称为传光型光纤传感器，其调制区处于光纤外，光纤只能起输的作用，需要外调制装置才能调制光波。
（1）按照功能划分，分为功能型光纤传感器（图 1.3）与非功能型光纤传感器（图 1.4）两大类[30]。一类是功能型光纤传感器又称为全光纤型或传感型光纤传感器，其调制区处于光纤中，其中传输的光波特征参数，例如相位、波长能够非常敏锐地感知到对于外界物理量的变化，如振动、温度等，从而通过改变光波特征参数来调制光波，同时具备信号传输和感知外界信息的功能。另一类是非功能型光纤传感器又称为传光型光纤传感器，其调制区处于光纤外，光纤只能起到信号传输的作用，需要外调制装置才能调制光波。 图 1.3 功能型光纤传感器
【参考文献】：
期刊论文
[1]相位生成载波解调方法的研究[J]. 孙韦,于淼,常天英,陈建冬,崔洪亮,庞铄. 光子学报. 2018(08)
[2]分布式反馈激光器调制特性研究[J]. 王海旭,陈建冬,常天英,郎金鹏,曾祥豹,高文智,孙韦,崔洪亮. 激光技术. 2017(06)
[3]高精度光纤光栅地震计[J]. 张文涛,黄稳柱,罗英波,李丽,刘文义,李芳. 传感技术学报. 2017(04)
[4]基于压电陶瓷相位调制器的外调制相位生成载波法研究[J]. 巩玲仙,邵贵成,田竹梅,王春灿,付建梅,王爱珍. 传感技术学报. 2017(04)
[5]Transient emission wavelength estimation for DFB laser with temperature tuning[J]. 李金义,乔琛智,宋丽梅,郭庆华. Optoelectronics Letters. 2017(02)
[6]光纤布拉格光栅传感器交叉敏感问题的研究进展[J]. 孙诗晴,初凤红,卢家焱. 激光与光电子学进展. 2017(04)
[7]基于同步载波复原的干涉相位生成载波解调算法[J]. 李树旺,邵士勇,梅海平,郝其龙,饶瑞中. 中国激光. 2016(12)
[8]基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术[J]. 杨远洪,刘硕,陆林,靳伟. 红外与激光工程. 2016(08)
[9]改进式相位生成载波调制解调方法[J]. 郎金鹏,常天英,陈建冬,刘野,崔洪亮,于淼. 光子学报. 2016(12)
[10]海底地震观测技术现状与展望[J]. 黎珠博,潘飞儒. 华北地震科学. 2015(03)
博士论文
[1]基于光纤干涉法的海底地震检波器的研制[D]. 陈建冬.吉林大学 2018
[2]基于时延估计的干涉型光纤传感定位系统研究[D]. 吴媛.复旦大学 2014
[3]光纤振动传感技术在周界安防领域的应用方法研究[D]. 唐璜.复旦大学 2012
硕士论文
[1]基于光纤振动传感技术的相位解调方法研究及硬件实现[D]. 高文智.吉林大学 2018
[2]分布式光纤地震波传感系统及勘探应用研究[D]. 方欣栋.电子科技大学 2018
[3]一种采用3×3光纤耦合器的相位解调和双波长相位解卷绕方法研究[D]. 张冰.北京邮电大学 2018
[4]用于海底地震监测的光纤干涉型传感器解调方法研究[D]. 郎金鹏.吉林大学 2017
[5]光纤Sagnac传感系统及其在冲击监测领域的应用[D]. 常晨.南京航空航天大学 2017
[6]基于光纤干涉法的高精度水位检测系统软件解调的研究[D]. 刘野.吉林大学 2016
[7]基于PGC解调算法消除光强扰动的光纤传感器研究[D]. 张帅.天津理工大学 2016
[8]基于瑞利散射的分布式光纤振动传感技术研究[D]. 蒋鹏.国防科学技术大学 2012
[9]基于海啸浮标的海啸数值预报技术研究[D]. 王君成.国家海洋环境预报研究中心 2012
[10]基于多模干涉和F-P干涉的光纤传感器实验研究[D]. 陈松.天津理工大学 2012
本文编号：2948406
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