光纤光栅传感器在爆炸冲击中的应用研究

发布时间：2021-04-20 07:47

　　光纤光栅传感器是一种具有成本低,有波分复用能力,并且能在恶劣环境下工作等特性的光纤传感器,已经被广泛应用于生物技术、石油化工、土木工程等领域中。不同的光纤光栅信号解调技术都有各自的优点和缺点,所以选择合适的解调技术是工程应用的关键步骤。同时在热兵器中,爆炸冲击是非常常见的,所以为了对热兵器进行升级革新,测算冲击参数是必不可少的。本文利用光纤光栅传感来达到爆炸冲击测算的目的。首先设计了一种传感方案,用于传感测算爆炸冲击导致作用媒介产生的应变大小,并克服了超过解调方法量程以及温度变化导致测量误差等问题。同时,利用理论公式的推导验证了方案的合理性。其次,为了实验的有效进行,从下位机硬件和上位机软件两个方面着手制作了光纤光栅解调仪系统,并提供了一些相关参数设定,来满足设计方案的需要。随后,利用软件仿真得到瞬态力作用铝杆时的各种模拟数据,并进行分析得到可用来指导实际实验的相关结论。当标定波长-光强电压关系和粘贴光纤光栅这两个工作完成之后,进行相关测试实验来获取爆炸冲击的数据,并对实验数据进行了分析,得到与爆炸冲击相关的一些测量结果。最后提出了一种优化方法,来克服实际实验中的一些问题。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光纤光栅传感技术
        1.2.1 光纤光栅传感系统简介
        1.2.2 光纤光栅传感应用
    1.3 爆炸测量研究现状
    1.4 本文研究目的与意义
    1.5 本文主要内容
第2章 爆炸传感测量方案设计
    2.1 光纤光栅基础理论
        2.1.1 光纤光栅传感原理
        2.1.2 解调波长方法原理
    2.2 传感方案设计原理
    2.3 传感方案理论公式推算
    2.4 本章小结
第3章 光纤光栅解调仪系统设计
    3.1 解调仪下位机硬件设计
        3.1.1 硬件设计要求
        3.1.2 硬件实现功能
        3.1.3 硬件电路原理
        3.1.4 硬件总结
    3.2 解调仪上位机软件设计
        3.2.1 软件设计要求
        3.2.2 软件实现功能
        3.2.3 软件程序原理
        3.2.4 软件总结
    3.3 解调仪系统整体运行逻辑
    3.4 本章小结
第4章 基于瞬态冲击的仿真与爆炸测试实验
    4.1 瞬态冲击仿真
        4.1.1 仿真说明
        4.1.2 仿真分析光纤光栅粘贴位置
        4.1.3 仿真分析光纤光栅谱型变化
        4.1.4 仿真分析出射光强变化
        4.1.5 仿真总结
    4.2 爆炸测试实验
        4.2.1 实验准备
        4.2.2 爆炸测试装置安装与设备固定
        4.2.3 爆炸实验数据分析
    4.3 本章小结
第5章 优化光纤光栅解调方法
    5.1 优化解调方法原因
    5.2 优化解调方法原理
        5.2.1 扩展滤波器的波长解调范围
        5.2.2 模拟解调范围的出射光强
        5.2.3 优化数据处理方式
    5.3 优化解调方法验证
        5.3.1 标定关系式
        5.3.2 拉伸光纤光栅
    5.4 优化光强强度曲线
        5.4.1 提高光纤光栅反射率
        5.4.2 拉高强度曲线中间峰
        5.4.3 总体优化
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
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附件B：Winform版本配置文件内容



本文编号：3149282