OLCR-FBG测量系统研究与改进
发布时间：2020-12-10 08:50
FBG（Fiber Bragg Grating,光纤Bragg光栅）,作为一种新型的光纤传感器件,可实现多种物理量的传感,被广泛应用于建筑、航空船运、石油化工等的安全监测,而如何精确解调传感信号是实现FBG传感的重要前提。光学低相干反射技术（Optical Low Coherence Reflectometry,OLCR）因其自身独特的优点被广泛运用于FBG传感的解调,并且结合重构算法还可实现复杂物理量的检测,比如分布式应变。因此本文在OLCR-FBG测量系统基础下,分析研究系统整体功能,并进行软件和硬件方面的改进,获得了更好的测量结果,主要研究工作如下:首先,在深入研究光纤光栅传感原理基础下,利用FBG应变解调传感模型,通过传输矩阵法分析了应变作用下FBG的光传输特性;并对实现应变解调的剥层算法及OLCR-FBG系统测量原理进行了详细分析,建立系统干涉图模型。其次,利用剥层算法结合传输矩阵仿真分析重构过程中不同参数对应变重构精度的影响,通过对比多种结果,得到了较好的适合本系统的参数值。再者,分析研究了 OLCR-FBG测量.系统中的应变调谐机构;并仿真调谐机构的悬臂梁和粘贴在其上的F...
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 光纤光栅传感及解调技术研究现状
1.2.1 光纤光栅传感技术
1.2.2 FBG解调技术国内外研究现状
1.3 光学低相干反射技术发展及应用现状
1.3.1 光学低相干反射技术应用及发展
1.3.2 OLCR应用于FBG检测的研究与发展现状
1.4 本文主要研究内容和安排
2 基于OLCR的FBG应变检测原理
2.1 FBG光传特性理论分析
2.1.1 耦合模分析理论
2.1.2 传输矩阵分析方法
2.2 FBG轴向应变传感模型与反射谱特性分析
2.2.1 均匀应变传感模型及FBG特性分析
2.2.2 非均匀应变传感模型及FBG特性分析
2.3 OLCR-FBG应变系统检测原理
2.3.1 基于剥层算法的应变重构解调原理
2.3.2 OLCR-FBG应变系统检测原理及分析
2.3.3 OLCR-FBG系统干涉图仿真与分析
2.4 小结
3 OLCR-FBG应变检测系统分析与优化设置
3.1 OLCR-FBG应变测量系统
3.1.1 硬件系统组成
3.1.2 软件系统组成
3.2 检测系统测量过程参数确定与处理
3.2.1 系统光路的调试
3.2.2 干涉图扫描速度与采样频率
3.2.3 系统干涉图的计算处理
3.3 系统重构参数对应变重构的影响及其优化
3.3.1 应变解调范围对应变重构的影响
3.3.2 折射率调制幅度对应变重构的影响
3.3.3 分层数目对应变重构的影响
3.4 小结
4 OLCR-FBG测量系统影响因素分析及改进
4.1 测量系统影响因素分析
4.1.1 系统强度噪声及拍频噪声
4.1.2 光纤偏振态对系统的影响
4.2 测量系统噪声抑制及系统改进
4.2.1 测量系统噪声抑制
4.2.2 基于局部保偏光纤器件的OLCR-FBG系统
4.3 小结
5 应变检测系统实验与结果分析
5.1 应变调谐结构
5.1.1 悬臂梁应变调谐结构分析
5.1.2 悬臂梁应变调谐结构仿真
5.2 光纤光栅干涉图测量
5.2.1 均匀应变下干涉图测量及分析
5.2.2 非均匀应变下干涉图测量及分析
5.3 OLCR-FBG系统应变测量结果及分析
5.3.1 均匀应变应变测量结果及分析
5.3.2 非均匀应变测量结果及分析
5.4 小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境变温下光纤布拉格光栅解调中滤波器扫描波动抑制研究[J]. 江俊峰,闫金玲,王双,刘琨,刘铁根,臧传军,谢仁伟,何盼,楚奇梁,潘玉恒. 光学学报. 2016(12)
[2]改进剥层法实现FBG非均匀应变传感解调[J]. 沈小燕,张良岳,孙杰,胡佳成,李东升. 红外与激光工程. 2015(12)
[3]用于FBG检测的OLCR系统实用化技术[J]. 张良岳,沈小燕,孙杰,韩娅,胡佳成,张宝武. 光电工程. 2015(11)
[4]膜层传输矩阵理论在布拉格光纤光栅分析中的应用[J]. 谢海鹤,林振衡,颜黄苹,陈延平,黄元庆. 光子学报. 2015(11)
[5]OLCR系统中滤除衰减直流分量的BD结构设计[J]. 孙杰,沈小燕,张良岳,张晓丹,李东升. 光电子技术. 2015(02)
[6]基于间隙光纤光栅的微间隙与温度同时测量技术[J]. 胡军,杨远洪,刘学静. 中国激光. 2014(11)
[7]一种内嵌喷嘴差压式FBG流量传感器[J]. 李洪才,刘春桐,冯永保,王鹏致,何祯鑫. 光电子.激光. 2014(10)
[8]光纤光栅传感信号解调技术研究进展[J]. 吴晶,吴晗平,黄俊斌,顾宏灿. 中国光学. 2014(04)
[9]反射器在PON的OTDR测试与诊断中的应用研究[J]. 沈成彬,杜喆,蒋铭,王波. 电信科学. 2014(04)
[10]低频高灵敏度光纤Bragg光栅振动传感器设计[J]. 张继军,吴祖堂,潘国锋,赵咏梅,陈志军,彭映成. 光子学报. 2014(S1)
本文编号：2908420
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 光纤光栅传感及解调技术研究现状
1.2.1 光纤光栅传感技术
1.2.2 FBG解调技术国内外研究现状
1.3 光学低相干反射技术发展及应用现状
1.3.1 光学低相干反射技术应用及发展
1.3.2 OLCR应用于FBG检测的研究与发展现状
1.4 本文主要研究内容和安排
2 基于OLCR的FBG应变检测原理
2.1 FBG光传特性理论分析
2.1.1 耦合模分析理论
2.1.2 传输矩阵分析方法
2.2 FBG轴向应变传感模型与反射谱特性分析
2.2.1 均匀应变传感模型及FBG特性分析
2.2.2 非均匀应变传感模型及FBG特性分析
2.3 OLCR-FBG应变系统检测原理
2.3.1 基于剥层算法的应变重构解调原理
2.3.2 OLCR-FBG应变系统检测原理及分析
2.3.3 OLCR-FBG系统干涉图仿真与分析
2.4 小结
3 OLCR-FBG应变检测系统分析与优化设置
3.1 OLCR-FBG应变测量系统
3.1.1 硬件系统组成
3.1.2 软件系统组成
3.2 检测系统测量过程参数确定与处理
3.2.1 系统光路的调试
3.2.2 干涉图扫描速度与采样频率
3.2.3 系统干涉图的计算处理
3.3 系统重构参数对应变重构的影响及其优化
3.3.1 应变解调范围对应变重构的影响
3.3.2 折射率调制幅度对应变重构的影响
3.3.3 分层数目对应变重构的影响
3.4 小结
4 OLCR-FBG测量系统影响因素分析及改进
4.1 测量系统影响因素分析
4.1.1 系统强度噪声及拍频噪声
4.1.2 光纤偏振态对系统的影响
4.2 测量系统噪声抑制及系统改进
4.2.1 测量系统噪声抑制
4.2.2 基于局部保偏光纤器件的OLCR-FBG系统
4.3 小结
5 应变检测系统实验与结果分析
5.1 应变调谐结构
5.1.1 悬臂梁应变调谐结构分析
5.1.2 悬臂梁应变调谐结构仿真
5.2 光纤光栅干涉图测量
5.2.1 均匀应变下干涉图测量及分析
5.2.2 非均匀应变下干涉图测量及分析
5.3 OLCR-FBG系统应变测量结果及分析
5.3.1 均匀应变应变测量结果及分析
5.3.2 非均匀应变测量结果及分析
5.4 小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境变温下光纤布拉格光栅解调中滤波器扫描波动抑制研究[J]. 江俊峰,闫金玲,王双,刘琨,刘铁根,臧传军,谢仁伟,何盼,楚奇梁,潘玉恒. 光学学报. 2016(12)
[2]改进剥层法实现FBG非均匀应变传感解调[J]. 沈小燕,张良岳,孙杰,胡佳成,李东升. 红外与激光工程. 2015(12)
[3]用于FBG检测的OLCR系统实用化技术[J]. 张良岳,沈小燕,孙杰,韩娅,胡佳成,张宝武. 光电工程. 2015(11)
[4]膜层传输矩阵理论在布拉格光纤光栅分析中的应用[J]. 谢海鹤,林振衡,颜黄苹,陈延平,黄元庆. 光子学报. 2015(11)
[5]OLCR系统中滤除衰减直流分量的BD结构设计[J]. 孙杰,沈小燕,张良岳,张晓丹,李东升. 光电子技术. 2015(02)
[6]基于间隙光纤光栅的微间隙与温度同时测量技术[J]. 胡军,杨远洪,刘学静. 中国激光. 2014(11)
[7]一种内嵌喷嘴差压式FBG流量传感器[J]. 李洪才,刘春桐,冯永保,王鹏致,何祯鑫. 光电子.激光. 2014(10)
[8]光纤光栅传感信号解调技术研究进展[J]. 吴晶,吴晗平,黄俊斌,顾宏灿. 中国光学. 2014(04)
[9]反射器在PON的OTDR测试与诊断中的应用研究[J]. 沈成彬,杜喆,蒋铭,王波. 电信科学. 2014(04)
[10]低频高灵敏度光纤Bragg光栅振动传感器设计[J]. 张继军,吴祖堂,潘国锋,赵咏梅,陈志军,彭映成. 光子学报. 2014(S1)
本文编号：2908420
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