一、A Novel Fiber Bragg Grating with Triangular Spectrum and Its Application in Strain Sensor（论文文献综述）
丁志超[1]（2021）在《光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究》文中研究说明光学传感器因其结构简单、响应速度快、设计灵活及抗电磁干扰等优点,在推动新一代物联网和智能传感技术的发展中起着举足轻重的作用。同时这些新兴技术的发展也对光学传感的相关性能和技术提出了更高要求。本学位论文从提升传感器的性能参数方面入手提出了三种传感系统,即具有三段高双折射光纤（HBFs）的高双折射光纤环镜（HiBi-FLM）传感器、高双折射光纤环镜结合光纤布拉格光栅（FBG）传感器、基于游标效应的级联高双折射光纤环镜传感器,每个传感系统都涉及到新的传感机制。此外,论文还提出了两种基于边缘滤波的、用于光纤光栅传感器波长解调的方法,分别是基于高双折射光纤环镜的FBG波长解调系统、基于致密阵列宽带锯齿波（JAWS）滤波器的FBG波长解调系统,两个波长解调系统都涉及到新的波长解调方法。论文主体内容的每一章都围绕一种传感系统或波长解调系统展开,从理论与实验两方面分别介绍了系统原理、关键器件设计与实现及系统的性能参数,取得的主要研究成果及创新点如下:1.提出并搭建了结合三段高双折射光纤（HBFs）的高双折射光纤环镜传感系统。设计了一种结合三段高双折射光纤的高双折射光纤环镜传感器,使用琼斯矩阵推导了具有任意段HBF的HiBi-FLM透射谱表达式,通过将三段HBFs式HiBi-FLM的透射谱表达式对温度、应变进行微分得到透射谱中谐振谷的温度、应变灵敏度表达式,仿真了结合三段HBFs的HiBi-FLM的透射谱,仿真结果与实验测量基本吻合。实验证明了此传感器的温度与应变区分能力,所提出传感器的温度和应变测量分辨率分别为±0.3℃、±12με。2.提出并搭建了结合一段HBF和一个FBG的HiBi-FLM传感系统。由于HiBiFLM透射谱中谐振谷和FBG谐振峰的温度、应变灵敏度不同,因此可通过将测量目标谐振谷和FBG谐振峰的温度、应变灵敏度构成传感系数矩阵。使用提出的传感器进行温度、应变同时测量时,只需测出目标谐振谷和FBG谐振峰的波长漂移,再结合传感系数矩阵,可解耦温度和应变变化分别对波长漂移的影响,得出环境温度和应变的变化量。实验测量了所提出传感结构的温度、应变响应特性,传感器的温度、应变测量分辨率分别被实验测量为±0.5℃和±22με。3.提出并搭建了基于级联HiBi-FLM的具有游标效应的高灵敏度温度传感系统。由于HiBi-FLM透射谱具有周期性,因此可将其看作光学刻度尺,通过级联两个分度值略微不同的光学刻度尺,可在级联输出中形成游标光谱,从而放大单个HiBi-FLM透射谱的周期,当单个HiBi-FLM的透射谱发生小的漂移时,级联结构的游标谱将向相应方向发生一个放大倍数的漂移,从而实现测量灵敏度和分辨率的放大。理论阐述和仿真了基于级联光纤干涉仪的光学游标效应的具体实现过程,给出了游标效应放大倍数的计算公式并推导了级联干涉仪透射谱的方程。提出使用洛伦兹拟合算法和高斯拟合算法来拟合游标谱的包络,恢复了目标包络峰值,从而实现对级联结构游标谱移的精确标定。实验制作了级联HiBi-FLM传感器,测量了所制作传感器的温度特性,实验结果表明级联结构透射谱波长漂移灵敏度是单个HiBi-FLM的M倍,M与理论预测值基本一致。提出通过减小两个干涉仪的自由光谱范围（FSR）之差可进一步提升级联结构的灵敏度和分辨率,实验制作了FSR之差更小的两个HiBiFLMs,并测量了单个和级联HiBi-FLM结构的温度响应特性,实现了级联结构温度灵敏度、分辨率的更大倍数放大。4.提出并搭建了基于交叉HiBi-FLMs的FBG波长快速解调系统。阐述了基于边缘滤波器的波长解调系统的众多优点,提出可将两个HiBi-FLMs透射谱中周期性的上升沿（或下降沿）用作边缘滤波器来解调FBG的谐振波长,两个信道的解调结果取对数再相减是FBG谐振波长的一次函数,从而实现对FBG环境参量的线性映射。实验制作了满足实验需要的具有特定FSRs的两个HiBiFLM,在系统设计中使用波分复用和时分复用技术实现对多路传感信号的同时解调,从而实现同时对多点振动情况进行动态监测并重建了铁管振幅的幅度谱。所提出波长解调系统具有结构简单、成本低、设计灵活、解调速度快等优点,其有望在超快动态现象监测、地震监测和高分辨率传感领域得到广泛应用。5.提出并搭建了基于致密阵列宽带锯齿（JAWS）滤波器的FBG波长解调系统。使用菲涅尔衍射分析方法推导了有限反射虚像相位阵列（FRVIA）的谱色散公式,并仿真了FRVIA的色散谱和基于FRIVA的JAWS滤波器的光谱。实验制作了基于FRVIA的JAWS滤波器,测量的JAWS滤波器的光谱与仿真结果基本一致。使用搭建的JAWS滤波器实现了对三路FBGs信号的实时动态解调,监测到了铁管振幅的实时动态变化,并计算了应变波在铁管中的传播速度。推导了采集到的电压数据和铁管振幅之间的映射关系。所提出的波长解调系统可实现对变化频率小于等于200 k Hz的FBG环境参量信号的探测与解调,它具有解调速度快、抗电磁干扰、使用灵活、成本低等优点,其有望在分子动力学传感和航空航天诊断等超快动态现象监测、高速通信、超快超高分辨率传感、结构健康监测、医疗等领域得到广泛应用。
宋小亚[2]（2021）在《基于七芯光纤的干涉型传感器研究》文中进行了进一步梳理随着社会的不断发展和科学技术的进步,传感器技术在各行各业发挥着越来越重要的作用。传统的电传感器目前已经发展的非常成熟,且已得到广泛应用。但传统的电传感器在实际应用中存在很多弊端,例如无法在一些导电、腐蚀、易燃易爆等危险的环境中测量。光纤传感器是利用光纤作为敏感元件的传感器。由于灵敏度高,抗电磁干扰、结构简单、制作方便等优点,光纤传感器受到了学者的广泛研究。其中,多芯光纤是一种新型特种光纤,利用多芯光纤制作的传感器不仅制作工艺简单而且能满足高灵敏度要求。本论文基于七芯光纤设计和制作了几种新型的马赫曾德尔型光纤传感器结构,并通过实验探究了传感器的温度、应变和折射率传感特性,本文的主要内容如下:1.首先论述了基于多芯光纤的传感器的研究背景与意义,介绍了多芯光纤、光纤光栅和马赫曾德尔型光纤传感器的研究现状。理论分析了光纤中的模式干涉理论,并详细阐述了温度、应变和折射率传感机理。并介绍了几种典型的干涉型传感器及其原理。2.设计并制作了一种凸锥结构型马赫-曾德尔传感器。该传感器将一段30 mm的弱耦合型七芯光纤熔接在输入单模光纤和输出单模光纤之间,通过改变熔接机的熔接参数在七芯光纤两端熔接点处形成两个凸锥结构分别作为光分束器和耦合器。实验结果表明该传感器1548 nm和1567 nm处温度灵敏度分别为60.59 pm/?C和100.46 pm/?C。应变灵敏度为0 pm/με。该传感器制作简单、成本低廉,有良好的应用前景。3.提出并制作了一种氢氧火焰熔融拉锥型光纤传感器。通过氢氧火焰熔融拉锥技术将七芯光纤拉锥,七芯光纤锥形部分腰区直径由原来包层的150μm减小为46.99μm。经过锥化加工后,七芯光纤的纤芯之间的距离减小,纤芯间的串扰增加,纤芯中传输的模式间耦合效率增强。该传感器对折射率和温度有良好的线性响应。温度特性测试实验结果显示1539 nm和1597 nm波长附近的谐振峰波长对温度的灵敏度分别为69.09 pm/?C和77.49 pm/?C,线性度分别为99.64%和99.82%。折射率响应特性实验结果显示在1557nm、1571 nm和1593 nm处波谷的折射率灵敏度分别为271.99 pm/RIU、260.56 pm/RIU和236.31 pm/RIU,线性度分别为99.64%、99.51%和99.56%。4.实现了一种基于七芯光纤的温度和应变双参量测量传感器。该传感器将马赫-曾德尔干涉仪与光纤光栅级联,马赫-曾德尔干涉仪是在输入和输出单模光纤之间熔接一段七芯光纤构成的,通过调整熔接机放电参数在七芯光纤两端形成两个凸锥结构。中心波长为1547.98 nm的光纤光栅被级联在一个光纤凸锥的末端。实验结果表明,基于七芯光纤的马赫-曾德尔干涉仪只对温度敏感,温度响应灵敏度为93.11 pm/℃;而光纤光栅对温度和应变都敏感,温度和应变响应灵敏度分别为11.46 pm/℃和0.627 pm/μ?。利用双波长矩阵法可实现温度和应变的同时测量。当光谱分析仪的分辨率为0.02 nm,传感器对应的温度分辨率和应变分辨率分别为0.21℃和27.95μ?。为验证系数矩阵的可行性,同时改变温度和应变并追踪波长的漂移量。利用矩阵公式计算出温度和应变变化分别为9.22℃和1029.54με。而温度和应变的实际变化量为9℃和1000με。该矩阵的误差为2.4%～3.0%。5.提出了一种无芯+七芯+无芯型马赫-曾德尔干涉仪级联光纤光栅型传感器,该传感器解决了温度和应变交叉敏感问题。将一段长为55mm的七芯光纤两端的熔接3mm的无芯光纤,无芯光纤分别作为光束的分束器和耦合器。传感器中MZI的温度灵敏度和应变灵敏度分别为74.1 pm/℃和0 pm/με。FBG的温度灵敏度和应变灵敏度分别为9.83pm/℃和0.625 pm/με。该传感器实现了温度和应变双参量同时测量。
张良鑫[3]（2021）在《双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究》文中提出边坡变形是边坡破坏的一个重要特征,常引发滑动或崩塌破坏,给人民生命财产带来巨大损失。为了能够揭示边坡变形程度和边坡破坏的内部机制以及潜在的变形趋势,达到避免或减轻地质灾害的目的,需对边坡的位移进行安全监测。随着边坡监测技术发展对位移传感器自身的要求也越来越高,传统的位移传感器在抗雷击干扰和实时可靠性等方面存在不足,且传输距离受到限制。近年来作为新型传感技术的光纤布拉格光栅传感技术不断发展,基于该技术制造的温度、应力、位移等传感器因具有抗电磁干扰、易于复用和组网、远程监测等优势取得了良好的工程应用效果。提供可靠稳定的传感器是边坡安全监测的根本,本文使用有限元分析优化方法,设计了一种基于双曲线型柔性铰链结构光纤布拉格光栅位移传感器。本文主要研究工作如下:1.分析现有的光纤光栅位移传感器,针对悬臂梁作为传感结构时带来的机械摩擦、运动灵敏度低的问题,基于三角放大原理设计了一种双曲线型柔性铰链结构。通过给定切口长度与切割厚度的比值,对四种对称柔性铰链结构进行有限元数值分析,得出切割厚度和拉伸刚度及旋转刚度的影响关系,进一步计算出刚度比和结构参数的变化关系,结果表明双曲线柔性铰链与其他铰链结构相比更易产生轴向线位移,进而能产生较大的放大增益和更高的灵敏度,所以选择双曲线型柔性铰链结构来进行位移传感器的设计。2.优化双曲线型柔性铰链结构尺寸参数,设计光纤光栅位移传感器。通过改变切口长度与切割厚度比值的大小计算出双曲线型柔性铰链结构的输出位移和最大应力,根据放大性能和许用安全应力约束等条件合理选取双曲线型柔性铰链结构的几何尺寸,将确定尺寸的结构进行有限元分析,计算放大增益结果与有限元仿真分析的结果误差率为6.7%,基于结构参数与刚度比所设计的双曲线型柔性铰链结构及优化是可行且正确的。结合边坡位移监测环境的特殊性,进一步设计并完善传感器的其他部件,研制了传感器原型。3.搭建传感器测试平台,对传感器开展全面性能测试。选用光敏胶和两点式安装方法安装光纤布拉格光栅元件以保证光纤光栅解调的稳定性,为了验证位移传感器在实际位移测量中的灵敏度性能,首先,对传感器进行了温度补偿测试实验,消除了温度对测量结构的影响,进一步搭建了光纤光栅位移传感器位移测试平台,平台包括了AQ-6370D光谱仪、宽带光源和数据采集卡。对位移传感器开展位移性能测试,实验测试数据分析结果表明:传感器在0～50mm的量程中,其灵敏度为24.45pm/mm,线性度为0.53%,具备良好的微位移测量能力;重复性误差和迟滞误差分别为1.1%和0.659%,满足边坡安全监测对位移变形测量的精度和长期稳定性要求。
苏启轩[4]（2021）在《基于特种光纤光栅的新型振动传感器研究》文中研究表明振动信号检测在结构健康监测、地震波检测、油气管道监测等领域都有着重要应用,大型土木工程在使用过程中不可避免地会因环境负荷,疲劳影响等因素使结构体出现不同程度和类型的损坏,这些设施的大多数异常和损坏故障都会引起结构体振动,对振动信号的检测可以保证结构体的稳定。在地震勘探领域中通过人工制造震源并通过传感器获取振动信息,可以分析地壳的结构和介质变化,这对油气勘探、地下水探测和土木建设都有着重大的意义。在管道运输方面,石油天然气等能源主要通过油气管道进行运输,打孔盗油或油料泄露均会在管道产生振动信号,对输油管道的实时监测则可以有效避免此类事件的发生。相比电类振动传感器,光纤布拉格光栅振动加速度传感器具有体积小、耐高温、抗电磁干扰、重量轻、耐腐蚀、复用能力强等诸多优点,因此具有广阔的应用前景。光纤光栅振动传感器的小型化和方向识别性一直是研究的热点,在地震勘探的一些特殊应用场景中,只有足够小尺寸的传感器才能达到预期的测量效果。在结构健康监测中,小尺寸的传感器也更易实现嵌入式传感。地震波是矢量,在地震波检测中需要把地震波各个方向的分量都检测到才能获得精确的地层信息;在结构健康监测中也需要获得振动信号的方向。目前在光纤光栅振动加速度传感器的小型化研究中,光纤内微结构光纤振动传感器悬芯长度不可控,限制了其应用。具有方向识别性的多芯光纤光栅振动传感器大多使用悬臂结构,难以进行复用。针对这两个实际问题,本论文分别设计和制作了两种基于特种光纤光栅的振动加速度传感器。一、制作了一种基于腐蚀柚子型光子晶体光纤的光纤内独立长悬芯微纳光栅振动传感器,研究了光子晶体光纤内悬浮纤芯可控刻蚀制备工艺,实现了悬芯长度可控制备,最后对传感器进行了振动测试,分析了其幅频特性。二、设计并制作了一种基于多芯光纤光栅的光纤振动传感器,研究了其静态特性和其对振动信号的动态响应特性,实验结果表明该结构对振动信号响应具有方向依赖性,并且测得其横向力作用下灵敏度是轴向力作用下的10.8倍。本论文提出的光纤内长悬芯微纳光纤振动传感器,悬芯制备长度可控,拓宽了此类结构的应用范围,可实现更宽频带的振动信号测量,其整体结构仅一根光纤大小,可应用于狭小空间的振动检测。提出的基于横向力的多芯光纤振动加速度传感器灵敏度较高,具有方向识别性,可应用于二维的振动测量中。
周振泽[5]（2021）在《基于高分子膜/光纤布拉格光栅的CO2气体传感器的研制》文中进行了进一步梳理伴随着社会经济和工业技术的快速发展,煤炭、石油等化石燃料的消耗与日俱增,这使得温室气体的排放量不断增加,导致温室效应不断加剧。随着全球变暖的情况恶化,世界各地的极端天气出现的频率增加,生物多样性也受到严重威胁。在全球变暖过程中,二氧化碳（CO2）起到的作用在诸多温室气体中占比最大,但是CO2检测技术一直处于发展缓慢的阶段。目前已有的传感器缺点较为明显,例如传感器制备过程繁琐、检测量程小、检测过程复杂等,因此能应对多种使用场景的低成本CO2传感器成为了研究热点。为了积极地响应“碳达峰”与“碳中和”的环保政策,更好地在线实时监测CO2排放,本文基于光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）的优势,研制了一种制备简单、造价低、操作便捷、易组网的气敏高分子膜/光纤布拉格光栅CO2气体传感器,其具有响应时间/恢复时间短、选择性优异和工作寿命长的优点,而且在不同温度与湿度下都能进行稳定有效的在线监测。基于光纤布拉格光栅的轴向形变导致反射光波长偏移的原理,结合聚醚砜在CO2中体积膨胀的现象,本文设计了基于高分子膜/光纤布拉格光栅的CO2气体传感器,即通过气敏高分子膜在CO2中的体积膨胀使得光纤栅区发生轴向伸长从而改变光纤栅区的周期,最终使得布拉格反射光波长发生偏移,根据波长偏移量测算出测试环境中CO2的浓度,实现对CO2的在线监测。为了便捷且可复现地制备所研制的传感器,本文设计了“低温旋涂-高温固化”的热旋涂制备工艺,并开发了与之配套的热旋涂装置;通过低温旋涂-高温固化的热旋涂工艺实现了在光纤栅区表面涂覆均匀光滑的聚醚砜膜,极大地保证了不同批次传感器检测结果的可靠性。本文对影响CO2气体传感器响应值的因素进行了详细分析讨论,探究了旋涂工艺、高分子膜厚度、测试环境的温度和湿度对传感器响应值的影响。经实验验证,虽然在传感器旋涂过程中不同位置的光纤栅区的转数有极小差别,但是对响应值的影响可以忽略不计;随着测试环境温度的升高,传感器最大响应值不断下降,其达到平衡状态所用时间也随之缩短,最终得出所研制的传感器在-5～55℃内可实现有效检测。还探究了湿度对传感器的影响,虽然所研制的气体传感器随着测试环境湿度的增加受影响愈发明显,但是在80%RH的高湿环境下仍能进行稳定可靠的检测。最后,本文对所研制的C02气体传感器的性能进行了详细检测,测试了传感器的灵敏度、最小检测限（Limit of Detection,LOD）、选择性、响应时间、恢复时间和耐久性,并将所测性能与已有传感器的性能进行了对比。此外,为了使所研制的CO2传感器更有实际应用价值并顺应工业智能化的发展趋势,开发了浓度超限报警程序,实现了传感器所处测试环境的CO2浓度超过安全阈值时自动产生声光报警,使得传感器的优势更加突出。综上,本文设计了一种简单、易操作、低成本的光纤气体传感器制备工艺,并对传感器响应值的影响因素进行了详细分析,测试了传感器性能,最终研制了一种制备简单、抗干扰能力强、低成本的CO2气体传感器。
秦伟[6]（2021）在《基于光纤光栅的柔性手指多参数感知研究》文中提出软体机器人在结构和材料上的特殊性使其具有一定的柔性和顺应性,能够实现弯曲、扭转、拉伸等动作,并且在操作中具有一定的连续性和良好的交互性,显着地提高了软体机器人在各种工作环境中的适应能力和安全性。其中,柔性机械手是软体机器人研究的重要组成部分,关于柔性手指多参数触觉感知的研究对柔性机械手的发展具有重要意义。本文主要研究内容如下:1)总结了国内外柔性机械手的研究现状,包括材料结构,驱动方式,重点是传感方案。提出将光纤布拉格光栅（FBG）应用于柔性手感知系统,FBG具有具有体积小、质量轻、灵敏度高、抗电磁干扰、可复用等优势,将其作为传感系统的基础元件。2)介绍了传感系统基础检测单元光纤光栅的基本原理,包括光纤光栅的结构,制作方法,应变、温度测量原理以及FBG传感器中的多路复用技术等。最后介绍了 FBG测量的关键因素。这部分对FBG的介绍为下文传感器感知研究中提供理论基础。3)通过结构仿真和有限元分析设计出一款气动手指,通过3D打印和硅胶浇注制作了实物。并加入高抗拉纤维,提高了弯曲性能。4)对柔性手指进行了以压力检测和弯曲检测为主的传感系统搭建。研究分析了在柔性手指内部嵌入FBG的压力感知,并针对弯曲性能研究确定了指尖位置、偏转角、弯曲角3个重要参数,进行了检测和分析。提出一种基于梯度下降的接触检测方法,这种从原始数据出发的识别方法,成本低,准确可靠,为柔性手指的控制和操纵提供了指导,避免抓取或者释放的延迟和不确定性,有利于抓取稳定性分析。为实现初步手指主动感知设计了一款可以通过调整形状来改变传感状态的褶曲传感器,利用褶曲表面的形态来改变嵌入感测元件（FBG）的姿态,进而改变感测元件的感知特性（灵敏度）,并进行了滚动检测初步验证了这一点。5)针对压力检测能力的不足,设计出一款新型分级检测传感器,给柔性机械手感知系统提供了一套全新全面的检测方案。实现了对轻微压力保持较高灵敏度的同时,还能提高力的检测范围,该设计对于机器人手指以及人工皮肤研究具有重要意义,实现了复杂接触环境下的力感知能力。最后总结了整个课题工作,提出本研究的创新点和针对当前研究不足需要改进的地方,并对接下来的研究工作进行了展望。
张婧[7]（2021）在《基于阵列波导光栅的高频动态应变传感系统》文中研究说明地震、飓风以及洪水等灾难性事件的频繁发生会严重影响工程结构的健康状态并诱发潜在的危及生命的情况。这些外力的影响在设计之初是不容易被预测到的。由于这些原因,近年来被称为结构健康监测（SHM）的技术已经出现,为工程学科的不同分支开辟了新的研究领域。结构健康监测的主要目的是在结构的使用寿命内检测结构或材料的性能退化程度。SHM系统中包含有大量的节点阵列,这些节点连续地监测一定数量的传感器,根据所监视传感器的数据变化,从而跟踪特殊结构的健康状态。SHM系统能够有效评估结构的健康状态并评价其几何性质的变化。因此,识别结构损伤并监测其演变的需要推动了SHM技术的发展。本文对基于光纤布拉格光栅（FBG）传感器的SHM技术进行了综述。FBG的固有特性使其成为SHM中最有前途的技术之一。基于FBG的传感器利用了光纤的特性,即传输损耗低、抗电磁干扰、电隔离、重量轻等优点。这些特性使得它们非常适合应用于恶劣的环境中。此外,还应考虑到FBG本身固有的高信噪比、结构紧凑性、高线性度、高灵敏度、抗电磁干扰性等优点。并且FBG具备抗散列环境、低噪声（由波长域中的信息编码产生）,以及在同一光纤中复用大量基于FGB传感器的可能性等特性减少了传统传感中使用的多条和重型布线的需要。FBG传感器容易受到外界环境的影响,外界应变通过光栅元件的膨胀或收缩以及应变-光学效应直接影响光纤布拉格响应。因此国内外学者对光纤光栅解调技术进行了深入的研究,并且提出了多种传感解调方案,但这些方案在解调速度,灵敏度等方面都不能令人满意。因此针对上述问题,本文基于光纤布拉格光栅传感解调技术主要做了以下工作:（1）简要阐述对比了光纤布拉格光栅传感器的国内外研究现状,从理论方面研究了FBG的传感特性以及传感原理。对几种常见的FBG解调技术分别就其优缺点进行了对比分析。基于此得出了本课题的研究内容,深入分析研究了阵列波导光栅（AWG）作为FBG波长解调元件在波分复用系统中的应用前景以及AWG的结构和复用/解复用的工作原理。提出了一种基于ASE宽带光源解调技术的FBG传感系统。因为ASE宽带光源有较大的输出功率,光源的温度稳定性高,并且输出光谱平坦度好,因此可以保证从FBG传感器中反射回来的窄带光信号的功率足够强且稳定输出。实验结果表明基于ASE宽带光源解调技术的FBG传感系统能应用于监测压电传感器产生的振动信号,频率响应范围在1k Hz到20k Hz之间时的时域响应良好。（2）针对基于ASE宽带光源解调技术的FBG传感系统响应频率低且范围小的问题,提出了一种基于阵列波导光栅解调的掺铒光纤环形激光动态应变传感系统。该传感系统是由环形激光腔,传感部分以及解调部分共同构成的。其中基于掺铒光纤放大器（EDFA）的光纤环形激光器结合光纤布拉格光栅作为光纤激光器的波长选择元件,用来探测外界的动态应变信号;激光腔的外部配置一个阵列波导光栅作为强度解调器。掺铒光纤放大器具备与偏振无关的高增益,不存在菲涅耳反射以及有限的量子噪声等优点既被用作环形激光器的光源,又被用作增益介质。实验首先研究了该传感系统运用压电传感器产生的振动信号的频率响应范围,即12k Hz到40k Hz。为了研究不同振动装置对解调结果的影响,我们将FBG传感器放置于工作频率为33k Hz的超声波清洗机中,实验结果表明该传感系统成功实现了水中超声波探测。接着我们把FBG用光学胶粘贴在铝板上,并使用外部撞击的方式驱动FBG传感器。该传感系统探测到的响应频率为50k Hz。最后证明了该传感系统能够实现双通道FBG传感器的同步探测。（3）利用光纤环形结构的优势,最后提出了一种更加优化的系统,即基于阵列波导光栅解调的半导体环形激光动态应变传感系统。该系统中半导体光放大器（SOA）因其具有显着的不均匀展宽特性而明显优于掺铒光纤放大器。通过与基于阵列波导光栅解调的掺铒光纤环形激光动态应变传感系统对比,可以得出该传感系统运用压电传感器产生的频响范围为48k Hz到120k Hz。并且成功实现了水中超声探测。接着我们把FBG用光学胶粘贴在铝板上,并分别使用外部撞击以及50W的超声波换能器驱动FBG传感器。该传感系统探测到的响应频率分别为60k Hz和40k Hz。最后证明了该传感系统能够实现双通道FBG传感器的同步探测。
成俊桦[8]（2021）在《光纤声发射传感器阵列在撞击监测中的应用》文中提出随着科技力量的进步,工业仪器、大型桥梁以及航空航天器等设备的数目变得愈加庞大。这些设备因为其工作环境的特殊,往往会受到来自自然环境或人为的意外撞击,比如地震、洪水以及暴风等,这些设备在受到外界冲击之后如果没有得到及时的检修,会使得设备内部材料参数发生改变,比如材料的刚度、强度、韧度等,不论程度严重与否,因为这些设备长期处于高压或高温等环境,设备内部本身就存在极大的应力,内部的极小缺陷都可能成为后续发生更大损坏的原因。设备在受到撞击时会内部结构产生一种声发射信号,对该声发射信号进行检测与运算能够得到撞击点位置或设备内部结构状况等信息,因此提出一种能够对来自外界的撞击信号进行检测的传感系统是很有必要的,光纤传感器作为一种应用广泛且性能优良的光学器件,因其诸多特性如:抗电磁干扰、耐高温、传输距离远、体积轻巧以及复用性等,被广泛的研究与应用于结构健康检测领域。基于上述问题,设计了一种基于光纤法布里-珀罗滤波器的环形声发射传感系统,此系统采用半导体光放大器作为系统光源,多个光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating,FBG）作为传感元件,将外界声发射信号引起的光栅中心波长偏移由光纤法珀滤波器转变为强度变化信号,实现声发射解调,并且提出了一种声发射源定位算法用以计算平面撞击点坐标。研究具体内容如下:（1）对提出的光纤传感系统工作原理进行了阐述,采用单个FBG传感器并将超声换能片作为声发射源进行了标准正弦波信号的解调实验,结果表明该系统能够实现高达450k Hz的声发射信号解调且效果良好;经过铝板上超声振子实验中与压电传感器对比,证明了FBG传感器对声发射源具有方向敏感性;进行了铝板上断铅实验,验证了光纤传感系统对复杂声发信号的检测能力。（2）对光纤传感系统进行扩展,采用不同中心波长的FBG传感器进行了声发射复用解调,并且将三个FBG传感器组成正三角阵列进行了铝板上的撞击检测,同时用压电传感器作对比实验,结果表明提出的光纤传感系统具有复用声发射解调能力且效果理想。（3）提出了一种基于小波变换的声发射源定位计算方法,并对兰姆波频散方程求数值解而绘制了铝板上兰姆波群速度曲线图。（4）采用提出的定位方法分别对光纤传感系统和压电传感器于铝板上的撞击声发射结果进行了计算,并与实际位置进行对比得出,该定位方法和提出的光纤声发射传感系统对撞击声发射源定位有良好的效果。（5）基于压电传感器与光纤传感器的实验结果对比,分析比较了两种传感系统的优劣。
刘杰[9]（2020）在《光纤布拉格光栅高温传感与解调技术研究》文中研究说明光纤布拉格光栅温度传感器相较于传统热电阻式温度传感器具有抗干扰、响应快等优点,可在各种严苛环境下实现温度测量,并且具有较高的测量精度。对于光纤布拉格光栅温度传感器的应用而言,关键点在于如何准确地从传感器返回的光谱信息中解调出波长的漂移量,以及在高温环境下传感器的耐用性。本文通过对使用飞秒激光刻制的聚酰亚胺涂层的纯石英光纤布拉格光栅进行保护性封装,并且基于分光解调原理,设计并实现了用于高温测量的解调系统以及传感器,主要进行了以下研究工作:首先,从光纤布拉格光栅传输及传感原理出发,推导了反射光谱信号随温度变化的关系式。对比分析了目前主要的几种解调方法,并且确定采用基于分光法的集成线阵InGaAs探测阵列的光谱解调法。然后,设计并建立了光纤布拉格光栅温度传感解调系统,包括系统结构设计、器件选型、电路设计和软件设计四部分。主要采用ASE光源和小型数字化光谱仪的器件搭配,而电路设计部分根据反射光谱信号的特征及性能要求,采用A/D模块对于光谱信号进行数字转换,通过FPGA控制电路进行数据信号处理,实现传感信号的解调,并相应完成各个模块的软件开发与调试。最后,通过使用不锈钢毛细管对传感器进行封装并完成标定测试,搭建实验平台,验证硬件电路系统和软件算法的可行性,完成传感器反射光谱信号的峰值确定,进而实现温度解调。通过实验可得传感器温度灵敏度为14.45pm/℃,可以在800℃环境下稳定工作,其最大耐温值可以达到1000℃左右,解调系统波长灵敏度为5pm,解调速率17KHz,温度分辨率小于1℃,温度测量最大测量误差为0.071%,具有较小的测量误差和较高的测量稳定性,实现预期目标。
史维鹏[10]（2020）在《基于多项式函数切趾的啁啾光栅光谱谱形控制》文中认为利用三角形谱啁啾光纤光栅实现的边沿滤波解调系统,具有成本低,且性能不受机械元件和光源稳定性等因素影响的优点。但要得到符合要求的三角谱光栅,需要对其谱形进行控制,使其带宽,反射率以及线性度等满足场景应用需求。我们提出,现有的谱形控制技术均可以分为光栅光谱“重构”与光栅“制作”两部分。这里的“重构”指的是由目标谱形得到折射率调制量分布的过程,即理论设计;“制作”指的是根据“重构”结果实际搭建光栅刻写平台得到符合要求的啁啾光栅的过程,即实际刻写。而在光栅“制作”阶段,前人提出了一种激光束匀化后,采用三角形切趾板控制光纤不同位置处曝光光强的方法进行制作,增加了一次可曝光的光纤长度,从而提升了制作效率。然而三角形切趾板对应的线性切趾函数并非由光谱“重构”算法得到的折射率调制量分布推导得出,因此与目标光谱的真实折射率调制量分布差距较大,得到的光栅光谱有明显的波纹震荡。因此,需要借助高斯切趾板二次曝光,对其进行优化。针对该问题,本研究力图通过光栅“重构”算法得到三角形谱对应的多项式切趾函数,并进而加工对应的切趾掩模板的方法,实现啁啾光栅的谱形控制。本论文具体内容如下:（1）前人研究指出,CEO算法作为一种设计精度较高的光栅“重构”算法,能够得到目标光谱较为准确的折射率调制量分布。但在采用切趾掩模板曝光法进行“制作”时,光栅的折射率调制量分布受切趾板对应的切趾函数控制。因此本文提出,此时的光谱“重构”应进一步包含将CEO算法所得到的离散折射率调制量分布转化为连续切趾函数的过程。具体说来:从目标光谱的参数及形状出发,借助CEO算法得到离散的折射率调制量分布;其次,在折射率调制量分布平滑化后进行多项式函数拟合得到其对应的切趾函数。利用该方法得到了目标谱带宽7nm,最大反射率97%的三角谱啁啾光栅的切趾函数。最后,利用传输矩阵法进行模拟仿真,得到其设计谱参数为带宽7nm,最大反射率93.4%。除最大反射率略有下降外,光谱形状与目标谱基本保持一致,相对误差为1.17%,理论上验证了该方法可行性。（2）为了进一步的验证该切趾函数,设计和加工对应的切趾掩模板,利用该切趾掩模板控制光纤不同位置处的光强实现光栅的“制作”,最终制得的光栅带宽为7nm,最大反射率为92.7%,且具有良好的线性度,与设计结果能较好地吻合,说明该方法所得到的切趾函数能实现三角谱啁啾光栅的谱形控制。由于本研究所涉及到的切趾函数是根据严格的光谱“重构”算法所得,因此无需使用高斯切趾板进行二次曝光优化光谱,进而简化了光栅制作流程。本研究内容在推动三角谱啁啾光纤光栅的量产,进而促进边沿滤波解调系统的工程应用进度方面具有一定的现实意义。
二、A Novel Fiber Bragg Grating with Triangular Spectrum and Its Application in Strain Sensor（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、A Novel Fiber Bragg Grating with Triangular Spectrum and Its Application in Strain Sensor（论文提纲范文）
（1）光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 1.绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感器概述 |
| 1.2.1 基于高双折射光纤环镜的光纤传感器 |
| 1.2.2 光纤光栅传感器 |
| 1.3 游标效应概述 |
| 1.4 光纤光栅波长解调技术 |
| 1.5 虚像相位阵列 |
| 1.6 本论文结构安排 |
| 2.HIBI-FLM及有限反射虚像相位阵列相关理论分析 |
| 2.1 基于干涉效应的HIBI-FLM的理论分析 |
| 2.1.1 HiBi-FLM的传输理论 |
| 2.1.2 基于一段HBF的HiBi-FLM的传输特性 |
| 2.1.3 基于两段HBF的HiBi-FLM传输特性 |
| 2.1.4 包含三段HBF的HiBi-FLM传输特性 |
| 2.2 基于游标效应的光传感器结构理论分析 |
| 2.2.1 游标效应的工作原理 |
| 2.2.2 级联式游标效应 |
| 2.2.3 游标谱谱移的确定方法 |
| 2.2.4 并联式游标效应 |
| 2.3 基于FRVIA的致密阵列宽带锯齿滤波器 |
| 2.4 小结 |
| 3.基于HIBI-FLM的温度和应力双参量传感器 |
| 3.1 基于三段HBF的HIBI-FLM的温度和应力双参量传感器 |
| 3.1.1 温度和应力双参量传感原理 |
| 3.1.2 温度和应力双参量传感实验 |
| 3.2 基于HIBI-FLM结合FBG的温度和应变双参量传感器 |
| 3.2.1 基于HiBi-FLM结合FBG的温度-应变双参量传感器结构 |
| 3.2.2 温度和应变传感特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.基于游标效应的高灵敏度HIBI-FLM温度传感器 |
| 4.1 基于级联干涉仪的高灵敏度温度传感器 |
| 4.1.1 级联HiBi-FLMs实现测量灵敏度放大的原理 |
| 4.1.2 温度传感特性 |
| 4.2 级联HIBI-FLMS传感器性能的进一步提升 |
| 4.3 分析与讨论 |
| 4.4 本章总结 |
| 5.基于交叉HIBI-FLMS的FBG波长高速解调系统 |
| 5.1 边缘滤波器的波长解调原理 |
| 5.2 解调系统工作原理 |
| 5.3 解调原理及实验 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 小结 |
| 6.基于JAWS滤波器的FBG波长解调系统 |
| 6.1 基于低损致密阵列宽带锯齿滤波器的FBG波长高速解调系统 |
| 6.2 基于FRVIA的JAWS滤波器 |
| 6.3 基于JAWS滤波器的波长解调系统及解调实验 |
| 6.4 对所提出波长解调系统的分析 |
| 6.5 小结 |
| 7.总结与展望 |
| 7.1 本论文工作总结 |
| 7.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于七芯光纤的干涉型传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 多芯光纤研究现状 |
| 1.3 光纤光栅研究现状 |
| 1.4 马赫-曾德尔型光纤传感器研究现状 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第二章 干涉型传感器工作原理 |
| 2.1 光纤中的模式 |
| 2.2 光纤模式干涉原理 |
| 2.2.1 光纤中模式的干涉 |
| 2.2.2 温度传感原理 |
| 2.2.3 应变传感原理 |
| 2.2.4 折射率传感原理 |
| 2.3 典型的干涉型传感器 |
| 2.3.1 马赫-曾德尔干涉仪 |
| 2.3.2 迈克尔逊干涉仪 |
| 2.3.3 萨格纳克干涉仪 |
| 2.3.4 法布里-珀罗干涉仪 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于七芯光纤的MZ型光纤传感器 |
| 3.1 一种凸锥+七芯+凸锥型传感器 |
| 3.1.1 传感器的制作与原理 |
| 3.1.2 实验结果与分析 |
| 3.2 一种熔融拉锥结构的MZ传感器 |
| 3.2.1 传感器的制作与原理 |
| 3.2.2 实验结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 MZI级联FBG的双参量测量传感器 |
| 4.1 一种凸锥结构型MZI与光纤光栅级联型传感器 |
| 4.1.1 传感器的制作与原理 |
| 4.1.2 实验结果与分析 |
| 4.2 一种无芯+七芯+无芯型MZI与光纤光栅级联型传感器 |
| 4.2.1 传感器的制作与原理 |
| 4.2.2 实验结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（3）双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 位移传感检测技术研究现状 |
| 1.3 FBG位移传感器 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 FBG位移传感器理论基础 |
| 2.1 光纤光栅传感技术 |
| 2.2 光纤光栅常用解调方法 |
| 2.3 光纤光栅位移传感原理 |
| 2.4 光纤光栅位移传感系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器设计 |
| 3.1 位移传感器设计目标 |
| 3.2 双曲线型柔性铰链结构放大原理 |
| 3.3 双曲线型柔性铰链结构设计 |
| 3.4 传感器零部件设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 FBG位移传感器总装和性能测试 |
| 4.1 位移传感器总装 |
| 4.2 传感器测试平台介绍 |
| 4.3 传感器温度补偿特性测试 |
| 4.4 传感器位移性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）基于特种光纤光栅的新型振动传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光纤传感概述 |
| 1.3 光纤振动加速度传感技术的发展 |
| 1.4 光纤布拉格光栅振动加速度传感技术的国内外研究现状 |
| 1.5 论文研究意义与主要研究内容 |
| 第二章 光纤布拉格光栅传感理论及传感器工作原理 |
| 2.1 光纤光栅刻写技术 |
| 2.2 光纤布拉格光栅结构与传感原理 |
| 2.2.1 光纤布拉格光栅结构 |
| 2.2.2 应变传感原理 |
| 2.3 微纳光纤光栅传感理论 |
| 2.4 振动传感器力学模型 |
| 2.5 传感器工作原理 |
| 2.5.1 横向放大机制 |
| 2.5.2 多芯光纤光栅振动方向检测理论 |
| 2.5.3 长悬芯力学模型 |
| 2.6 光纤布拉格光栅解调技术 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 光纤内集成的微纳光纤布拉格光栅振动传感器 |
| 3.1 传感器结构设计与工作原理 |
| 3.2 传感器制作工艺 |
| 3.2.1 预刻蚀步骤 |
| 3.2.2 刻蚀优化过程 |
| 3.3 振动测试及结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 横向力放大多芯光纤FBG振动传感器 |
| 4.1 传感器结构设计与工作原理 |
| 4.2 传感器静态特性测试分析 |
| 4.3 传感器振动测试实验与动态特性分析 |
| 4.3.1 实验系统搭建 |
| 4.3.2 振动测试及结果分析 |
| 4.3.3 方向性响应分析 |
| 4.3.4 轴向力响应与横向力响应分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（5）基于高分子膜/光纤布拉格光栅的CO2气体传感器的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题概述 |
| 1.2 光纤传感器与光纤光栅 |
| 1.2.1 光纤传感器的分类及特点 |
| 1.2.2 光纤光栅的发展历史和分类 |
| 1.3 气体传感器 |
| 1.3.1 半导体气体传感器 |
| 1.3.2 固体电解质气体传感器 |
| 1.3.3 燃烧催化式气体传感器 |
| 1.3.4 电化学气体传感器 |
| 1.3.5 声表面波气体传感器 |
| 1.3.6 光学气体传感器 |
| 1.4 光纤气体传感器 |
| 1.4.1 传光型光纤气体传感器 |
| 1.4.2 传感型光纤气体传感器 |
| 1.5 二氧化碳气体的检测意义及检测技术 |
| 1.5.1 二氧化碳的危害 |
| 1.5.2 二氧化碳的价值 |
| 1.5.3 二氧化碳的检测技术 |
| 1.6 本课题研究内容与创新点 |
| 第2章 基于光纤布拉格光栅的新型气体传感器的设计 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 光纤布拉格光栅的结构及工作原理 |
| 2.2.1 光纤非栅区处的结构及传输原理 |
| 2.2.2 光纤布拉格光栅的结构及工作原理 |
| 2.3 新型气体传感器的工作机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于光纤布拉格光栅的新型气体传感器的制备 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 气敏高分子材料的表征 |
| 3.2.1 分子量 |
| 3.2.2 玻璃化转变温度 |
| 3.2.3 溶液粘度 |
| 3.2.4 弹性模量 |
| 3.3 新型气体传感器的制备 |
| 3.3.1 实验设备及材料 |
| 3.3.2 高分子膜的旋涂成型 |
| 3.3.3 传感器的表面及断面形貌表征 |
| 3.3.4 高分子膜的厚度统计分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 传感器响应值的影响因素分析 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 传感器测试系统及实验器材 |
| 4.2.1 传感器的测试系统 |
| 4.2.2 实验器材 |
| 4.3 旋涂工艺参数对传感器响应值的影响 |
| 4.4 传感器的高分子膜厚对传感器响应值的影响 |
| 4.5 温度对传感器响应值的影响 |
| 4.6 湿度对传感器响应值的影响 |
| 4.6.1 传感器在无响应气体变湿度条件下的性能表现 |
| 4.6.2 传感器在不同湿度下纯CO_2环境中的性能表现 |
| 4.6.3 传感器在同一湿度下不同浓度的CO_2环境中的性能表现 |
| 4.6.4 传感器在相同CO_2浓度变湿度环境中的性能表现 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 传感器的综合性能测试与应用拓展 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验材料 |
| 5.3 传感器的灵敏度与最小检测限 |
| 5.4 传感器的气体选择性 |
| 5.5 传感器的响应时间与恢复时间 |
| 5.6 传感器的耐久性 |
| 5.7 所研制传感器与同类型传感器的性能对比 |
| 5.8 CO_2在线监测与浓度超限自动报警系统开发 |
| 5.9 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）基于光纤光栅的柔性手指多参数感知研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 课题研究目的和意义 |
| 1.2 柔性手研究现状 |
| 1.3 柔性手触觉传感现状 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 光纤光栅传感机理研究 |
| 2.1 光纤光栅传感技术理论 |
| 2.2 FBG传感器中的多路复用技术 |
| 2.3 光纤光栅解调方案 |
| 2.4 光纤光栅应变传感 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 柔性手指结构设计优化 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 柔性手指驱动方式 |
| 3.3 有限元分析(FEA) |
| 3.4 执行器截面分析 |
| 3.5 手指制作 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 执行器传感系统搭建及触觉实验 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 FBG—柔性基体介质层选型 |
| 4.3 压力感知实验 |
| 4.3.1 压力标定 |
| 4.3.2 多触摸点FBG响应 |
| 4.4 弯曲性能研究 |
| 4.4.1 位置检测 |
| 4.4.2 接触检测 |
| 4.5 褶曲传感器研究 |
| 4.5.1 基于弯曲/拉伸褶曲 |
| 4.5.2 充气式褶曲 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 分级压力检测传感器设计 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 分级检测设计原理 |
| 5.3 传感器设计和性能优化 |
| 5.4 分级传感器仿真分析 |
| 5.5 尺寸变化对检测性能影响 |
| 5.6 传感器衬底分析 |
| 5.7 传感器制作与实验平台搭建 |
| 5.8 动态性能实验 |
| 5.9 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文、专利和参与的项目 |
| 学位论文评阅及笞辩情况表 |
（7）基于阵列波导光栅的高频动态应变传感系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 光纤布拉格光栅传感器研究概况 |
| 1.3 基于光纤布拉格光栅传感原理 |
| 1.3.1 光纤布拉格光栅特性 |
| 1.3.2 光纤布拉格光栅的应变传感特性 |
| 1.4 光纤布拉格光栅解调技术简介 |
| 1.4.1 边缘滤波法 |
| 1.4.2 可调谐滤波法 |
| 1.4.3 匹配滤波法 |
| 1.4.4 干涉仪扫描法 |
| 1.4.5 可调光源解调法 |
| 1.5 本文主要内容及结构安排 |
| 2 阵列波导光栅解调原理 |
| 2.1 阵列波导光栅的结构 |
| 2.2 阵列波导光栅复用/解复用的工作原理 |
| 2.3 ASE宽带光源解调技术及实验研究 |
| 2.3.1 概述 |
| 2.3.2 ASE宽带光源解调原理 |
| 2.3.3 基于ASE宽带光源单程放大的AWG解调系统装置 |
| 2.3.4 解调实验与结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于阵列波导光栅解调的掺铒光纤环形激光动态应变传感系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统配置 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 理论分析 |
| 3.3 传感系统实验测试及分析 |
| 3.3.1 动态信号测量 |
| 3.3.2 水中超声波探测 |
| 3.3.3 撞击声发射信号探测 |
| 3.4 复用解调系统 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于阵列波导光栅解调的半导体环形激光动态应变传感系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统配置 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 理论分析 |
| 4.3 传感系统实验测试及分析 |
| 4.3.1 动态信号测量 |
| 4.3.2 水中超声波探测 |
| 4.3.3 撞击超声波探测 |
| 4.3.4 超声波振子探测 |
| 4.4 复用解调系统 |
| 4.5 讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论和展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（8）光纤声发射传感器阵列在撞击监测中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 光纤声发射传感器研究现状 |
| 1.3 光纤布拉格光栅传感原理及技术简介 |
| 1.4 声发射源定位技术简介 |
| 1.5 本文主要内容及章节安排 |
| 2 基于法珀滤波器的声发射解调原理 |
| 2.1 不可调谐法珀滤波器及其解调原理 |
| 2.2 压电式声发射传感器解调原理 |
| 2.3 基于法珀滤波器的光纤声发射解调系统 |
| 2.3.1 系统配置 |
| 2.3.2 工作原理 |
| 2.3.3 实验测试及结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于光纤声发射传感器阵列的撞击实验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于法珀滤波器的半导体环形激光传感系统 |
| 3.2.1 实验配置 |
| 3.2.2 工作原理 |
| 3.3 声发射实验测试及分析 |
| 3.3.1 复用解调实验 |
| 3.3.2 声发射撞击实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 声发射源定位计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 声发射源定位原理 |
| 4.3 小波变换原理 |
| 4.4 群速度曲线求解 |
| 4.4.1 兰姆波及其频散方程 |
| 4.4.2 群速度曲线绘制 |
| 4.5 源定位结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（9）光纤布拉格光栅高温传感与解调技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外光纤布拉格光栅传感器研究现状 |
| 1.3 国内外解调方法研究现状 |
| 1.4 主要研究内容与结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 光纤布拉格光栅传感原理及解调方法 |
| 2.1 光纤布拉格光栅传感器结构及测量原理 |
| 2.1.1 光纤布拉格光栅结构及基本原理 |
| 2.1.2 光纤布拉格光栅温度传感原理 |
| 2.1.3 飞秒激光制作光纤布拉格光栅 |
| 2.2 光纤布拉格光栅传感器解调方法研究 |
| 2.2.1 非平衡马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉解调法 |
| 2.2.2 可调谐光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot)滤波法 |
| 2.2.3 光源波长可调谐扫描法 |
| 2.2.4 CCD分光仪法 |
| 2.3 光纤布拉格光栅传感器解调算法研究 |
| 2.3.1 滤波算法 |
| 2.3.2 寻峰算法 |
| 2.4 线阵InGaAs探测阵列扫描解调系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光纤布拉格光栅温度传感解调系统设计 |
| 3.1 解调系统的光路结构介绍 |
| 3.1.1 宽带光源的选型 |
| 3.1.2 探测单元的选型 |
| 3.1.3 其它光学器件选型 |
| 3.2 解调系统的电路设计介绍 |
| 3.2.1 电源模块电路设计 |
| 3.2.2 FPGA控制模块电路设计 |
| 3.2.3 光谱仪探测模块电路设计 |
| 3.2.4 A/D模块电路设计 |
| 3.3 解调系统的软件设计介绍 |
| 3.3.1 探测单元驱动 |
| 3.3.2 A/D采集驱动 |
| 3.3.3 串口通信 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 光纤布拉格光栅温度传感解调系统测试及实验研究 |
| 4.1 硬件电路系统的测试 |
| 4.2 光纤布拉格光栅高温封装以及测试 |
| 4.3 光纤布拉格光栅解调系统算法验证 |
| 4.4 光纤布拉格光栅温度传感系统实验研究 |
| 4.5 本章总结 |
| 5 结论及展望 |
| 5.1 主要工作及结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（10）基于多项式函数切趾的啁啾光栅光谱谱形控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在的问题 |
| 1.2.1 啁啾光栅谱形控制的研究现状 |
| 1.2.2 存在的问题分析 |
| 1.3 研究的目的与思路 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第2章 切趾实现啁啾光栅谱形控制的理论与仿真 |
| 2.1 啁啾光栅谱形控制的关键问题分析 |
| 2.2 基于函数切趾实现谱形控制的思路 |
| 2.3 基于函数切趾实现谱形控制的仿真模拟 |
| 2.3.1 三角形谱啁啾光栅光谱控制的仿真模拟 |
| 2.3.2 针对其他谱形啁啾光栅的适用性讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 切趾实现啁啾光栅谱形控制的实验 |
| 3.1 光栅刻写实验原理与流程 |
| 3.1.1 光栅刻写的实验原理 |
| 3.1.2 光栅刻写的实验流程 |
| 3.2 光栅刻写实验结果与分析 |
| 3.2.1 曝光时间对光栅刻写的影响 |
| 3.2.2 曝光能量和脉冲频率对光栅刻写的影响 |
| 3.3 基于函数切趾的啁啾光栅谱形控制的优势与不足 |
| 3.3.1 基于函数切趾的啁啾光栅谱形控制的优势 |
| 3.3.2 基于函数切趾的啁啾光栅谱形控制的不足 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 指导教师对学位论文的学术评语 |
| 学位论文答辩委员会决议书 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
四、A Novel Fiber Bragg Grating with Triangular Spectrum and Its Application in Strain Sensor（论文参考文献）
- [1]光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究[D]. 丁志超. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]基于七芯光纤的干涉型传感器研究[D]. 宋小亚. 西安石油大学, 2021
- [3]双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究[D]. 张良鑫. 防灾科技学院, 2021(01)
- [4]基于特种光纤光栅的新型振动传感器研究[D]. 苏启轩. 西北大学, 2021(12)
- [5]基于高分子膜/光纤布拉格光栅的CO2气体传感器的研制[D]. 周振泽. 山东大学, 2021
- [6]基于光纤光栅的柔性手指多参数感知研究[D]. 秦伟. 山东大学, 2021(12)
- [7]基于阵列波导光栅的高频动态应变传感系统[D]. 张婧. 重庆理工大学, 2021(02)
- [8]光纤声发射传感器阵列在撞击监测中的应用[D]. 成俊桦. 重庆理工大学, 2021(02)
- [9]光纤布拉格光栅高温传感与解调技术研究[D]. 刘杰. 西安工业大学, 2020(04)
- [10]基于多项式函数切趾的啁啾光栅光谱谱形控制[D]. 史维鹏. 深圳大学, 2020(10)