用于低相干干涉解调系统的传感器多通道匹配方法研究
发布时间：2022-02-22 13:46
光纤法-珀（F-P）传感技术以其测量精度高、动态范围大、抗电磁干扰等优点,在海洋压力监测、航空航天、高温油井管道等领域具有广阔的应用前景。光纤F-P传感器能够实现分布式、多参量测量,并适用于多探头的传感解调复用系统。但是目前基于时分复用的多通道传感解调系统中,光纤F-P传感器需要与传感通道一一配对使用,而无法在其他传感通道上准确解调,这大大限制了光纤F-P传感器应用的灵活性和复用系统的扩展性。本文针对光纤F-P传感器在多通道传感解调系统中遇到的问题,对多通道偏振低相干干涉解调系统进行重点研究,在研究基础上,提出了一种基于位置偏移补偿的传感器多通道匹配方法,并进行了实验验证,达到了光纤F-P传感器一次标定,任意通道上解调的目的。本文的具体研究内容如下:1、从多通道偏振低相干干涉解调系统的光路模型出发,建立了各传感通道在相同扫描光程差下的干涉条纹位置分布数学模型,通过计算机仿真,解释了通道间干涉条纹位置偏移的原因。在此基础上,提出了一种基于位置偏移补偿的多通道匹配方法,该算法主要包括位置恢复和位置补偿两部分,其中位置补偿算法使光纤F-P传感器能够在任意通道上传感解调,位置恢复算法保证了高解...
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 光纤F-P传感器技术
1.2.1 本征型光纤F-P传感器
1.2.2 非本征型光纤F-P传感器
1.3 光纤F-P传感复用技术
1.3.1 波分复用法
1.3.2 相干复用法
1.3.3 时分复用法
1.4 课题的研究意义及内容
第二章 光纤F-P低相干干涉解调基本原理
2.1 光纤F-P传感器基本原理
2.2 空间扫描型偏振低相干干涉解调系统
2.2.1 解调系统的基本原理
2.2.2 解调系统的光程差分布
2.3 典型低相干干涉解调方法
2.3.1 包络峰值法
2.3.2 空间频域分析法
2.4 本章小结
第三章 基于位置偏移补偿的传感器多通道匹配方法研究
3.1 多通道偏振低相干干涉条纹位置偏移研究
3.1.1 多通道偏振低相干干涉解调系统光路模型
3.1.2 条纹位置偏移量与光程差分布模型
3.2 传感器多通道匹配方法研究
3.2.1 基于结构参数的位置偏移补偿算法
3.2.2 基于标准光程差拟合的位置偏移补偿算法
3.3 包络峰值位置恢复算法
3.4 本章小结
第四章 光纤F-P传感器多通道匹配压力解调实验研究
4.1 基于结构参数的位置偏移补偿算法压力解调实验
4.1.1 参考通道压力标定实验及数据分析
4.1.2基于结构参数的传感通道匹配解调压力实验
4.2 基于标准光程差拟合的位置偏移补偿算法压力解调实验
4.2.1 标准光程差拟合实验
4.2.2 基于标准光程差拟合的传感通道匹配解调压力实验
4.3 本章小结
第五章 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
【参考文献】：
期刊论文
[1]分立式与分布式光纤传感关键技术研究进展[J]. 刘铁根,于哲,江俊峰,刘琨,张学智,丁振扬,王双,胡浩丰,韩群,张红霞,李志宏. 物理学报. 2017(07)
[2]光纤法布里-珀罗干涉温度压力传感技术研究进展[J]. 李自亮,廖常锐,刘申,王义平. 物理学报. 2017(07)
[3]基于LED调制和光纤阵列的多通道光纤法布里-珀罗传感解调系统研究[J]. 江俊峰,秦尊琪,王双,刘铁根,刘琨,尹金德,邹盛亮,石俊锋,曹潇. 光学学报. 2015(06)
[4]多通道光纤法-珀解调系统分析与实验[J]. 李丽慧,朱永,王宁,龚天诚,李阳. 光子学报. 2013(09)
[5]光纤F-P传感器偏振互相关解调中光楔参数的影响研究[J]. 李磊,刘铁根,江俊峰,尹金德,孟祥娥,姜丽娟,刘宇. 光电子.激光. 2012(01)
[6]用于光纤法布里-珀罗传感器腔长互相关解调的光楔的数学模型研究[J]. 赵艳,王代华. 光学学报. 2011(01)
[7]法布里-珀罗型光纤应变干涉仪[J]. 王海燕,陈艳,张朋,王宁. 光学仪器. 2009(02)
[8]基于小波变换的声波信号包络提取[J]. 杨慧娟,曲喜强,韩焱. 华北工学院学报. 2004(04)
[9]法布里-珀罗干涉仪的发展与应用[J]. 白韶红. 传感器世界. 2001(07)
博士论文
[1]航空光纤压力偏振低相干干涉解调的理论与方法研究[D]. 王双.天津大学 2014
[2]用于结构健康监测的光纤传感解调系统的理论与方法研究[D]. 江俊峰.天津大学 2004
硕士论文
[1]光纤力热复合测试仪的高速压力信号采集与处理[D]. 于锦辉.天津大学 2016
[2]光纤法珀压力传感器信号质量及稳定性研究[D]. 邹盛亮.天津大学 2016
[3]光纤F-P压力传感解调中的频率漂移补偿和距离拓展研究[D]. 石俊锋.天津大学 2016
[4]微型低压光纤法布里—珀罗干涉传感器研究[D]. 贾春艳.大连理工大学 2009
本文编号：3639568
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 光纤F-P传感器技术
1.2.1 本征型光纤F-P传感器
1.2.2 非本征型光纤F-P传感器
1.3 光纤F-P传感复用技术
1.3.1 波分复用法
1.3.2 相干复用法
1.3.3 时分复用法
1.4 课题的研究意义及内容
第二章 光纤F-P低相干干涉解调基本原理
2.1 光纤F-P传感器基本原理
2.2 空间扫描型偏振低相干干涉解调系统
2.2.1 解调系统的基本原理
2.2.2 解调系统的光程差分布
2.3 典型低相干干涉解调方法
2.3.1 包络峰值法
2.3.2 空间频域分析法
2.4 本章小结
第三章 基于位置偏移补偿的传感器多通道匹配方法研究
3.1 多通道偏振低相干干涉条纹位置偏移研究
3.1.1 多通道偏振低相干干涉解调系统光路模型
3.1.2 条纹位置偏移量与光程差分布模型
3.2 传感器多通道匹配方法研究
3.2.1 基于结构参数的位置偏移补偿算法
3.2.2 基于标准光程差拟合的位置偏移补偿算法
3.3 包络峰值位置恢复算法
3.4 本章小结
第四章 光纤F-P传感器多通道匹配压力解调实验研究
4.1 基于结构参数的位置偏移补偿算法压力解调实验
4.1.1 参考通道压力标定实验及数据分析
4.1.2基于结构参数的传感通道匹配解调压力实验
4.2 基于标准光程差拟合的位置偏移补偿算法压力解调实验
4.2.1 标准光程差拟合实验
4.2.2 基于标准光程差拟合的传感通道匹配解调压力实验
4.3 本章小结
第五章 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
【参考文献】：
期刊论文
[1]分立式与分布式光纤传感关键技术研究进展[J]. 刘铁根,于哲,江俊峰,刘琨,张学智,丁振扬,王双,胡浩丰,韩群,张红霞,李志宏. 物理学报. 2017(07)
[2]光纤法布里-珀罗干涉温度压力传感技术研究进展[J]. 李自亮,廖常锐,刘申,王义平. 物理学报. 2017(07)
[3]基于LED调制和光纤阵列的多通道光纤法布里-珀罗传感解调系统研究[J]. 江俊峰,秦尊琪,王双,刘铁根,刘琨,尹金德,邹盛亮,石俊锋,曹潇. 光学学报. 2015(06)
[4]多通道光纤法-珀解调系统分析与实验[J]. 李丽慧,朱永,王宁,龚天诚,李阳. 光子学报. 2013(09)
[5]光纤F-P传感器偏振互相关解调中光楔参数的影响研究[J]. 李磊,刘铁根,江俊峰,尹金德,孟祥娥,姜丽娟,刘宇. 光电子.激光. 2012(01)
[6]用于光纤法布里-珀罗传感器腔长互相关解调的光楔的数学模型研究[J]. 赵艳,王代华. 光学学报. 2011(01)
[7]法布里-珀罗型光纤应变干涉仪[J]. 王海燕,陈艳,张朋,王宁. 光学仪器. 2009(02)
[8]基于小波变换的声波信号包络提取[J]. 杨慧娟,曲喜强,韩焱. 华北工学院学报. 2004(04)
[9]法布里-珀罗干涉仪的发展与应用[J]. 白韶红. 传感器世界. 2001(07)
博士论文
[1]航空光纤压力偏振低相干干涉解调的理论与方法研究[D]. 王双.天津大学 2014
[2]用于结构健康监测的光纤传感解调系统的理论与方法研究[D]. 江俊峰.天津大学 2004
硕士论文
[1]光纤力热复合测试仪的高速压力信号采集与处理[D]. 于锦辉.天津大学 2016
[2]光纤法珀压力传感器信号质量及稳定性研究[D]. 邹盛亮.天津大学 2016
[3]光纤F-P压力传感解调中的频率漂移补偿和距离拓展研究[D]. 石俊锋.天津大学 2016
[4]微型低压光纤法布里—珀罗干涉传感器研究[D]. 贾春艳.大连理工大学 2009
本文编号：3639568
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