一、Time/Wavelength Fiber Bragg Grating Multiplexing Sensor Array（论文文献综述）
桂鑫,李政颖,王洪海,王立新,郭会勇[1]（2021）在《基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述》文中研究表明光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于机械强度和制备工艺复杂的限制,大大拓展了其在分布式传感领域的应用。本文系统地介绍了大规模光栅阵列光纤的制备、分布式解调方法与应用进展,从大规模光栅阵列光纤的在线制备技术,以及基于该阵列光纤的分布式传感解调技术,包括准静态波长解调技术、高速波长解调技术以及增强型动态相位解调技术等,特别关注解调速度、空间分辨率、复用容量等关键技术及传感性能。同时还介绍了基于大规模光栅阵列光纤的应用包括温度、应变分布式的准静态应用领域,以及振动分布式的相位动态应用领域等,包括大型建筑、机械、航空航天、石油化工等诸多领域的安全监测、故障诊断等工程应用方面。
丁志超[2]（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》文中进行了进一步梳理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。
王润洁[3]（2021）在《可穿戴光纤人体生命体征监测智能服装关键技术研究》文中认为可穿戴传感器的发展大多是基于电感应原理,这类传感器主要测量电阻、电流和电压等电气特性的变化,但通常对电磁干扰比较敏感。光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）是一种非常重要的光学器件,在航空、航天、化工、电力、船舶、煤矿、土木工程等各个领域得到了广泛的应用。光纤光栅传感器相对于可穿戴电子传感器而言,天然地具有安全性能好、不受电磁干扰、灵敏度高、质量轻、体积小、易复用（联网）等优点,特别是光纤与织物纤维具有兼容性,使其能编织成真正可穿戴的“织物传感器”,提高了穿着的舒适度。因此,光纤光栅传感器是可穿戴应用中理想的传感元件。本论文工作结合国家自然科学基金、天津市重点研发计划等项目的研究内容与研究目标开展。以可穿戴阵列波导光栅解调系统为研究对象,论文的主要研究内容和重要成果如下:1、设计并研制出光纤光栅温度传感器和心音传感器。以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的三元共聚物对裸光纤光栅进行温度增敏封装;将光纤光栅粘在振动膜片上,以3D打印技术制作树脂材料的心音外壳,增强心音拾取效果。设计结果表明,温度传感器尺寸为25×4×2mm,温度灵敏度系数可达53pm/℃;封装后的心音传感器外径为38mm,厚度为4.5mm。通过双层中空布的方式,将光纤光栅传感器植入织物中,确保传感器与织物运动协调一致。2、提出了一种边缘滤波解调法和阵列波导光栅解调法相结合的窄带解调方案,此方案在窄带光源下可实现可穿戴光纤光栅智能服装人体温度信号的检测;在此方案基础上,通过增加窄带光源数量的方式拓宽波长解调范围,可实现人体心音信号的检测。3、设计并研制出基于阵列波导光栅解调系统的解调光电路,对解调系统输出信号进行IV转换、AD采集、低通滤波等处理并传输至上位机进行结果显示。实验结果表明:温度检测范围为35～42℃,误差为±0.1℃;系统可检测主要集中在50～100Hz频率范围内的心音信号,可识别出第一和第二心音,并计算出心动周期、心率、S1平均时限、S2平均时限和心力等特征参数,实现对人体心音信号的检测。
张婧[4]（2021）在《基于阵列波导光栅的高频动态应变传感系统》文中研究表明地震、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[5]（2021）在《光纤声发射传感器阵列在撞击监测中的应用》文中指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。
武江涛[6]（2020）在《准分布式光纤光栅解调系统的研究》文中研究指明光纤Bragg光栅传感器体积小、易于集成,用于测量大型土木工程建筑的结构损伤、内部缺陷等;利用光纤光栅的高稳定性、耐腐蚀、抗电磁干扰等特点,适用于环境恶劣的工程下工作。光纤光栅是通过波长编码的方式进行信号的传递测量,所以它基本不受光强波动的影响,具有很强的抗干扰能力,而且可以采用复用技术来实现分布式测量。本课题采用波分复用搭建了准分布式检测系统的硬件平台,并且利用C++语言基于MFC应用框架类设计了解调系统的上位机。为实现采集信号的解调,分析了四种解调方法的原理和优缺点,最后经对比选用了基于CCD成像法解调原理的FBGA模块来解调采集到的信号。对主流的复用技术进行了介绍,并分析了各种复用技术的优缺点,从中选择了技术成熟的波分复用技术来实现扩充传感器的接入容量。为采用FBGA模块从而搭建准分布系统的硬件平台,对硬件平台各个主要器件模块进行介绍,并根据实验需求,选择合适的实验器材。并针对实验出现各种的问题进行查找原因并积极解决,最终搭建出了准分布式光纤光栅压力检测系统硬件平台。本课题软件部分针对FBGA解调模块的上位机进行了设计开发。实现了模块化的设计。上位机和硬件之间的通信由USB口实现,从而将数据传输给上位机进行处理。实现了峰值波长的获取功能,并对获取的数据进行了阈值滤波操作,提高了系统的检测精度。其次,采用Tee Chart控件实现了光谱图与各个通道的传感器采集波形图的在线动态显示。软件设计运用了多线程的编程技术,将数据采集放到多线程中执行,使得在执行其他功能的同时,信号的采集可以在后台正常运行,提高了峰值波长的采集速度。最后搭建了压力检测的实验平台,验证了自主设计的上位机功能模块的稳定运行。通过对裸光栅以及封装好的光栅进行压力对比实验发现,封装好的光栅更加灵敏,同时封装也解决了裸光栅质地脆弱,容易断裂的缺陷。最后对基于FBGA解调模块设计的准分布式解调系统进行了性能测试,并通过实验分析以及实验数据的处理,证明了设计的准分布式光纤光栅检测系统具有的良好的稳定性与重复性。
王飞文[7]（2020）在《光纤布拉格光栅滑觉传感特性研究》文中进行了进一步梳理滑觉感知是智能化机械手的重要组成部分,机械手的滑觉是描述机械手指与被抓取物体间接触状态的物理量,检测这一参量的传感器称之为滑觉传感器,针对滑觉传感器的研究受到越来越多学者的重视。光纤布拉格光栅（FBG）传感器具有易波分复用、空分复用、体积小、损耗小、抗电磁干扰、价格低廉等优点,光纤布拉格光栅的诸多优点使得研制新型滑觉传感器有着重要的意义。本文基于光纤布拉格光栅原理,设计制作了两种光纤滑觉传感单元。以下是本文的主要内容:1.叙述滑觉传感器的国内外研究现状以及传感原理。2.阐述光纤布拉格光栅的传感原理。分析得到光纤布拉格光栅受温度、应变下的传感原理,在光纤布拉格光栅受到应力作用时,只考虑沿着光纤轴向的应力作用,可忽略切向应力对其的影响。并对光纤光栅的交叉敏感问题以及解调方法进行了简要叙述。3.针对物体滑动检测的问题,设计并制作了基于悬臂梁结构的滑觉传感单元,对该滑觉传感器的传感原理进行理论分析,建立了滑动时传感单元的数学模型。该传感单元适用于物体发生位移的滑动感知,通过波长差值的方差分析,可感知物体滑动发生和结束的时刻、滑动方向、滑动速度以及接触力的大小。实验结果表明悬臂梁式传感单元在0.2N～1N的接触力下,对于微小滑动有着良好的检测效果,滑动灵敏度实验值与理论值的平均相对误差为6%,速率比例系数实验值与理论值的平均相对误差为14%,接触力实验值与理论值的平均相对误差为6.6%。4.针对悬臂梁式滑觉传感器无法识别物体滑动趋势的问题,提出通过硅橡胶式滑觉传感单元实现滑动趋势的检测。通过SolidWorks Simulation对其进行仿真分析。实验结果表明该传感器X轴向的灵敏度为70pm/N,实验值与仿真值的平均相对误差为13%;Y轴向的灵敏度为74pm/N,实验值与仿真值的平均相对误差为5.4%。通过一阶导数算法识别摩擦力的突变以实现对滑动趋势的检测。该滑觉传感器可实现滑动角度的判断,实验的平均误差为2.4°。5.设计光纤光栅的滑觉感知解调系统。通过LabVIEW软件开发FBG解调软件,实现数据的采集、显示、存储等功能,并调用MATLAB软件进行数据处理。最后总结了课题的研究情况以及当前的不足,提出了改进的方法和思路,并对未来的工作进行了展望。
王有朋[8]（2020）在《用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究》文中进行了进一步梳理本文通过光纤光栅传感技术,为实现智能电网系统的在线监测需求进行了光纤光栅解调系统的设计,研发了应用于智能电网温度监测的解调系统,该解调系统具有精度高、体积小、便于安装的优点,并采用混合复用技术增加了解调系统的复用能力,通过实际的测量实验验证了本文设计的解调系统的合理性。在决定选择光纤光栅传感技术来实现智能电网系统的在线监测后,对光纤光栅传感器的传感原理、光纤光栅的温度及应力特性进行了详细的介绍,并对比了现阶段常用的解调方法的优缺点,最终选择了可调谐F-P滤波法作为本文的解调方法,为了提高系统的复用能力选择了混合复用技术来组建分布式传感网络,为解调系统的设计提供了理论依据。通过参考其他解调系统的设计方案制定了本文解调系统的组成模块,由智能电网测温的实际需要制定了本解调系统的性能指标,分析了解调系统所用器件的优缺点,根据系统指标对器件选型并进行了合理优化,通过Labview软件开发平台完成解调系统在线监测界面的设计及相关指令的运行,实现了测温系统在线监测的需要。解调精度是评判解调系统性能的重要指标,为提高系统的解调精度,本文优化了传统的小波阈值去噪算法,并对解调系统内部可能存在噪声的种类及其产生原因进行了分析,本文去噪算法的实现是在软、硬阈值函数的基础上,构建了一个新的阈值函数,利用Matlab对不同信号进行去噪仿真以验证其可靠性,最后对含噪光信号进行去噪,均提高了不同含噪信号的信噪比。为验证解调系统的实际测温情况,通过升温、降温实验得到了该解调系统温度-波长的对应关系,在实验中给出本解调系统的实测性能指标,实现了测温系统的在线监测,实验表明本文设计的解调系统能够适应实际工程的监测要求。
杨濠琨[9]（2020）在《基于FBG的准分布式形状传感技术研究》文中提出近些年来随着机器人技术的发展,它的用途已经发展到各行各业,如何使机器人具备类似人类的智能行为已成为一大研究热点。目前,许多研究人员正试图将触觉传感器应用于智能机器人系统,这些触觉传感器能够检测物体的振动、纹理、温度及与物体的接触力。与此同时,对特种机器人的需求也引起了人们的注意,如消防救援机器人、地震救灾机器人、医用微创机器人等,这对机器人所配置的传感器在特殊条件下的适用性、可靠性、容错性提出了更新、更高的要求,因此将触觉传感技术应用于机器人领域对于人机协作有着重要的意义。光纤传感技术具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小、灵敏度高等优点,广泛应用于航空航天、石油化工、电力电子、土木工程、生物医药等领域,在替代传统电子传感器方面具有巨大的潜力,因此近些年来关于光纤传感的研究发展迅速,其中又以光纤光栅传感技术最为受到广大学者关注。本文旨在研究基于FBG方法的可用于机器人对物体形状感知的准分布式形状传感技术。首先分析了国内外光纤形状传感方法及研究现状;研究了光纤光栅的传感原理及常用的解调技术;结合机器人对外界物体形状感知的需求,提出了两种不同结构的准分布式FBG形状感知方法:FBG植入传感器,旨在探索其可行性;在此基础上又提出了一种4?4晶须阵列形状传感器,以完善FBG植入型传感器所存在的不足。然后基于光纤光栅曲率测量原理和传感器的不同构造,提出了适用于这两种形状传感器的曲线曲面重构算法;通过搭建实验平台,利用3D打印等技术制作传感器原型,并对两种不同结构的形状传感器进行了实验分析,实验表明FBG植入型传感器的平均灵敏度为65.822pm/m-1,空间分辨率为3cm,测量误差在2.9%左右。FBG晶须阵列传感器的空间分辨率为1cm,平均灵敏度为115.45pm/m-1,传感点的平均测量误差为1.2%左右,通过调整测量算法理论上满足任何空间分辨率的需求;验证了两种传感器的可行性及稳定性,为执行机器人触手形状感知提供了参考。最后,总结分析研究成果及存在的不足,提出了需要改进的地方,并对后续的研究进行了展望。
王文轩[10]（2020）在《基于光电振荡器的微波光子技术在传感系统中的研究》文中研究表明广域多点遥感技术在灾害监测与定位领域中发挥着重要作用。在光域里实现的微波光子传感系统具有大带宽、高速率、抗干扰和低功率损耗等其他传感技术所不具备的诸多优点,基本原理是将传感信息通过光信号形式转换成微波信号,能够提高识别速度和精度,更稳定、更易控制,具有良好的可重复测量特性。本文基于均匀光纤布拉格光栅（UFBG）建立的光电振荡器（OEO）,提出了几种新型的准分布式光纤传感器阵列和光纤传感解复用技术。另外,本文还提出了一种基于外光注入锁定FP激光器的单通带和多通带微波光子滤波器（MPF）方案,可用于微波光子传感器。本文主要内容和结果如下:1.我们演示了一种新型的基于光电振荡器（OEO）和强反射率均匀光纤布拉格光栅（UFBG）的准分布式传感器解复用方法。当FBG传感器受到环境变化的影响时,FBG波长发生偏移,将已调光信号反射回环路,满足条件时激发振荡。解复用系统利用振荡频率对光栅的位置信息进行编码,其具有三个优势:第一,不需要连续的扫描波长和快速的数字信号处理,可以实现高速和高稳定性。其次,使用相同的强反射率FBG,从而确保远距离和大容量。第三,可以在低频范围内工作,有可能成为低成本的询问器。该系统的理论容量为一条光纤上共62个多路复用点。实验结果表明,感应区域的范围为1m～1km,响应时间为～0.61s,振荡频率稳定性为<28k Hz。激光波长和警报应变/温度之间的线性关系分别为1.3με/pm或0.1°C/pm,可用于设置报警阈值。2.我们提出了一种新型的基于波长-时间（WTT）映射和多环OEO的FBG传感器阵列解调方法,该方法可以以超高灵敏度线性检测应变和温度。工作原理是将引起布拉格波长偏移的可测量变化被映射到环路的时延变化,继而影响振荡频率。它具有以下优点:（1）多环OEO实现了具有高速,大距离,低相位噪声和大自由光谱范围（FSR）的传感器阵列;（2）为了实现大规模和多点解调,已使用宽带激光源和具有不同布拉格波长的强反射率FBG;（3）通过使用高次谐波频率和负色散系数大的元件来实现超高灵敏度。应变和温度测量的灵敏度分别为40.2Hz/με和146.5Hz/°C,由干扰和噪声引起的频率偏移在1k Hz以内。3.我们改进2方案并提出了另一种基于波长-时间（WTT）映射的FBG传感器阵列解调方法。基本原理也是将FBG的波长变化转换为OEO的振荡频率偏移,改进处是将FBG传感器阵列放到EOM前面,有以下优点:（1）增大FSR,提高测量范围;（2）每个FBG传感器灵敏度相同;（3）传感器阵列灵敏度提高。实验结果表明,OEO产生的微波信号频率与施加于FBG的应变具有良好的线性关系。当使用色散系数为-165.8 ps/nm的色散补偿光纤（DCF）、中心频率为～2056.4MHz的滤波器时,灵敏度提高至58Hz/με。4.我们提出了一种可调谐单通带和多通带微波光子滤波器（MPF）,原理是通过注入锁定Fabry-Perot（FP）激光器。在注入多个光波的情况下,基于半导体激光器的频率选择效应产生了多个通带。由于所提出方案的注入比高,所以每个通带的中心频率具有较大的可调范围。通过微调注入参数,双通MPF的频率调谐范围达到17GHz,带外抑制比达到24.1d B,带通抑制比达到22d B;对于单通带MPF,可实现360MHz的3-d B带宽。注入参数包括失谐频率、注入率和FP激光器的偏置电流,研究其对MPF的影响规律。通过实验评估了MPF的稳定性和动态范围。
二、Time/Wavelength Fiber Bragg Grating Multiplexing Sensor Array（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、Time/Wavelength Fiber Bragg Grating Multiplexing Sensor Array（论文提纲范文）
（1）基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述（论文提纲范文）
| 1 大规模光栅阵列光纤在线制备技术 |
| 2 FBG阵列复用容量提升方法 |
| 3 动静态解调方法研究 |
| 3.1 准静态FBG阵列传感技术 |
| 3.1.1 光时域反射技术 |
| 3.1.2 光频域反射技术 |
| 3.1.2. 1 相干光频域反射技术 |
| 3.1.2. 2 非相干光频域反射技术 |
| 3.2 高速FBG阵列波长解调技术 |
| 3.2.1 基于各类光源的高速光纤光栅解调技术 |
| 3.2.1. 1 基于宽带光源的高速光纤光栅解调 |
| 3.2.1. 2 基于脉冲光源的高速光纤光栅解调 |
| 3.2.1. 3 基于扫频激光器的高速光纤光栅解调 |
| 3.2.2 脉冲波长扫描的高速解调方法 |
| 3.2.2. 1 连续扫频光时域反射高速解调 |
| 3.2.2. 2 WDM/TDM混合复用弱光栅阵列的高速解调 |
| 3.3 FBG阵列增强型分布式声波传感 |
| 3.3.1 分布式声波传感高速解调系统 |
| 3.3.2 高动态范围分布式声波传感 |
| 3.3.3 动静态共同感知 |
| 4 FBG阵列光纤的应用研究 |
| 4.1 静态分布式温度解调检测技术 |
| 4.2 静态分布式应变解调检测技术 |
| 4.3 动态分布式相位解调 |
| 4.3.1 地铁隧道全时全域安全监测 |
| 4.3.2 基于光栅阵列增强型光纤水听器 |
| 4.3.3 增强型光栅阵列光纤地震波检测 |
| 5 结语 |
（2）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 |
（3）可穿戴光纤人体生命体征监测智能服装关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅解调技术 |
| 1.2.2 硅基光子集成技术 |
| 1.2.3 智能服装 |
| 1.3 论文的研究内容及章节安排 |
| 第二章 光纤光栅传感原理及传感器制作 |
| 2.1 光纤光栅传感器基本原理 |
| 2.1.1 光纤光栅分类 |
| 2.1.2 光纤光栅传感原理 |
| 2.2 光纤光栅温度传感器 |
| 2.2.1 温度增敏封装原理 |
| 2.2.2 光纤光栅温度传感器封装 |
| 2.3 光纤光栅心音传感器 |
| 2.3.1 心音信号组成及其特点 |
| 2.3.2 心音传感器制作 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光纤光栅解调及其光子集成器件 |
| 3.1 光纤光栅解调方法和原理 |
| 3.1.1 非平衡M-Z干涉解调法 |
| 3.1.2 匹配光栅滤波解调法 |
| 3.1.3 可调谐窄带光源解调法 |
| 3.1.4 窄带光源边缘滤波法 |
| 3.1.5 阵列波导光栅温度解调法 |
| 3.1.6 阵列波导光栅心音解调法 |
| 3.2 阵列波导光栅解调光子器件 |
| 3.2.1 端面耦合器 |
| 3.2.2 输入输出光栅耦合器 |
| 3.2.3 多模干涉耦合器 |
| 3.2.4 阵列波导光栅 |
| 3.2.5 光电探测器 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 阵列波导光栅解调软硬件设计 |
| 4.1 阵列波导光栅解调电路 |
| 4.1.1 微控制器电路 |
| 4.1.2 I/V转换电路 |
| 4.1.3 系统电源 |
| 4.1.4 光电探测器 |
| 4.1.5 VCSEL光源 |
| 4.2 阵列波导光栅解调软件 |
| 4.2.1 MDK5开发环境 |
| 4.2.2 控制器主程序 |
| 4.2.3 AD采集子程序 |
| 4.2.4 串口通信程序 |
| 4.3 心音信号处理算法 |
| 4.3.1 心音信号分析及处理流程 |
| 4.3.2 基于小波变换的心音信号提取算法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 阵列波导光栅解调实验 |
| 5.1 光纤光栅传感器植入服装 |
| 5.1.1 温度传感器的植入 |
| 5.1.2 心音传感器的植入 |
| 5.2 云服务器配置和运行 |
| 5.3 温度解调实验结果及分析 |
| 5.4 心音解调实验结果及分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（4）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 |
（5）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 |
（6）准分布式光纤光栅解调系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤光栅传感器 |
| 1.2.1 光纤光栅传感器概念 |
| 1.2.2 光纤光栅传感技术的优缺点 |
| 1.2.3 光纤光栅传感技术的分类 |
| 1.3 光纤光栅传感技术的发展现状及应用领域 |
| 1.3.1 国外发展状况 |
| 1.3.2 国内发展状况 |
| 1.3.3 光纤光栅在传感领域的应用 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第2章 光纤光栅传感特性分析 |
| 2.1 光纤光栅的理论模型 |
| 2.2 光纤光栅的传感特性 |
| 2.2.1 光纤光栅应力特性 |
| 2.2.2 应力与温度的交叉敏感 |
| 2.3 光纤光栅传感器解调方法 |
| 2.3.1 CCD解调法 |
| 2.3.2 可调谐法珀滤波解调法 |
| 2.3.3 线性边缘滤波解调法 |
| 2.3.4 匹配光纤光栅解调法 |
| 2.4 光纤光栅的复用技术 |
| 2.4.1 波分复用系统(WDM) |
| 2.4.2 空分复用系统(SDM) |
| 2.4.3 时分复用系统(TDM) |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光纤光栅检测系统硬件搭建 |
| 3.1 系统总体方案设计 |
| 3.2 FBGA解调模块介绍及原理 |
| 3.3 光学器件 |
| 3.3.1 宽带光源 |
| 3.3.2 环形器 |
| 3.3.3 光纤适配器 |
| 3.4 硬件系统搭建 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 光纤光栅检测系统软件设计 |
| 4.1 检测系统软件需求分析 |
| 4.2 编程基础 |
| 4.3 检测系统软件设计 |
| 4.4 功能模块的实现 |
| 4.4.1 通信模块 |
| 4.4.2 系统初始化 |
| 4.4.3 参数设置模块 |
| 4.4.4 中心波长获取 |
| 4.4.5 读取光谱数据 |
| 4.4.6 数据处理模块 |
| 4.4.7 数据循环采集 |
| 4.4.8 数据显示模块 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 系统检测实验及分析 |
| 5.1 系统功能测试实验 |
| 5.2 压力传感实验与分析 |
| 5.2.1 实验设计 |
| 5.2.2 压力对比实验与分析 |
| 5.2.3 准分布式实验与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）光纤布拉格光栅滑觉传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 滑觉传感器的研究现状 |
| 1.3 光纤光栅滑觉传感器的研究现状 |
| 1.3.1 光纤触觉传感研究现状 |
| 1.3.2 光纤滑觉传感研究现状 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第2章 光纤布拉格光栅传感原理 |
| 2.1 光纤布拉格光栅感知原理 |
| 2.2 光纤布拉格光栅应变传感模型 |
| 2.2.1 光纤布拉格光栅中的胡克定律形式 |
| 2.2.2 光纤布拉格光栅轴向应变传感模型 |
| 2.2.3 光纤布拉格光栅横向应变传感模型 |
| 2.3 光纤布拉格光栅温度传感模型 |
| 2.3.1 光纤光栅温度传感模型 |
| 2.3.2 光纤光栅温度补偿 |
| 2.4 光纤布拉格光栅传感解调原理 |
| 2.4.1 复用技术 |
| 2.4.2 波长解调方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 悬臂式滑觉传感单元设计及传感特性 |
| 3.1 悬臂梁式滑觉传感单元设计 |
| 3.1.1 光纤的选择 |
| 3.1.2 传感器主体结构设计 |
| 3.1.3 重要的结构参数 |
| 3.2 滑动感知原理 |
| 3.2.1 滑动感知原理 |
| 3.2.2 滑动方向感知原理 |
| 3.2.3 接触力感知原理 |
| 3.2.4 滑动速率感知原理 |
| 3.3 有限元分析 |
| 3.3.1 SolidWorks Simulation简述 |
| 3.3.2 滑动传感仿真 |
| 3.4 悬臂梁式滑觉传感单元实物制作 |
| 3.5 实验平台设计 |
| 3.6 滑觉感知实验研究 |
| 3.6.1 滑动灵敏度测试 |
| 3.6.2 滑动速率感知测试 |
| 3.6.3 接触力变化感知测试 |
| 3.6.4 微小滑动感知测试 |
| 3.7 滑动方向变化感知实验研究 |
| 3.7.1 悬臂式设计改进及感知原理 |
| 3.7.2 滑动方向变化实验 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 硅橡胶式滑觉传感单元设计及其传感特性 |
| 4.1 传感原理概述 |
| 4.2 硅橡胶式滑觉传感单元设计 |
| 4.3 有限元分析 |
| 4.4 硅橡胶式滑觉传感单元实物制作 |
| 4.5 二维滑动实验平台设计 |
| 4.6 传感单元实物测试 |
| 4.6.1 滑动灵敏度测试 |
| 4.6.2 滑动趋势感知检测 |
| 4.6.3 二维滑动方向感知测试 |
| 4.6.4 接触力感知测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 光纤布拉格光栅滑觉解调系统 |
| 5.1 光纤布拉格光栅解调概述 |
| 5.2 解调系统硬件及其原理 |
| 5.3 基于FBGA解调模块的软件设计 |
| 5.3.1 数据采集 |
| 5.3.2 数据处理与分析 |
| 5.3.3 界面显示 |
| 5.4 基于解调系统的滑觉测试 |
| 5.4.1 测试平台的搭建 |
| 5.4.2 实验具体操作 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 课题总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读研究生期间的研究成果 |
（8）用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 相关领域国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容和结构安排 |
| 第2章 光纤光栅传感器原理及解调方法 |
| 2.1 光纤光栅传感的基本原理 |
| 2.1.1 光纤光栅 |
| 2.1.2 FBG的温度传感特性 |
| 2.1.3 FBG的应力传感特性 |
| 2.2 光纤光栅解调方法 |
| 2.2.1 光谱仪解调法 |
| 2.2.2 CCD分光仪解调法 |
| 2.2.3 拍频解调 |
| 2.2.4 Sagnac干涉解调法 |
| 2.2.5 非平衡M-Z干涉法 |
| 2.3 光纤光栅解调复用技术 |
| 2.3.1 波分复用技术 |
| 2.3.2 时分复用技术 |
| 2.3.3 空分复用技术 |
| 2.3.4 混合复用技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 智能电网用传感解调系统的硬件设计 |
| 3.1 测温解调系统的总体设计 |
| 3.1.1 测温解调系统的指标 |
| 3.1.2 系统硬件总体设计 |
| 3.2 信号采集模块的设计 |
| 3.2.1 光源 |
| 3.2.2 光环形器 |
| 3.2.3 光纤连接器 |
| 3.2.4 光纤布拉格光栅 |
| 3.3 光纤解调驱动模块的设计 |
| 3.3.1 可调谐F-P滤波器原理及电路设计 |
| 3.3.2 光电探测器 |
| 3.4 数据采集模块的设计 |
| 3.4.1 光电转换电路 |
| 3.4.2 A/D转换电路 |
| 3.5 基于FPGA的硬件电路设计 |
| 3.5.1 FPGA芯片的选型及功能介绍 |
| 3.5.2 JTAG接口设计 |
| 3.5.3 SDRAM设计 |
| 3.6 光纤光栅解调系统上位机设计 |
| 3.6.1 LabVIEW简介 |
| 3.6.2 基于LabVIEW的实时监测平台实现 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 解调系统中光信号噪声的种类及分离方法 |
| 4.1 噪声产生的原因 |
| 4.2 噪声的种类 |
| 4.2.1 热噪声 |
| 4.2.2 散粒噪声 |
| 4.2.3 复合噪声 |
| 4.3 解调系统噪声的分离方法 |
| 4.3.1 去噪算法的介绍 |
| 4.3.2 本文的去噪算法 |
| 4.4 本文去噪算法对含噪光信号的去噪 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 光纤光栅测温解调系统的实验分析 |
| 5.1 光纤光栅解调系统的指标测试 |
| 5.1.1 解调系统的波长解调精度 |
| 5.1.2 光纤光栅温度传感测量精度和响应时间测试 |
| 5.2 光纤光栅传感器波长-温度对应关系 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（9）基于FBG的准分布式形状传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤形状传感研究现状 |
| 1.2.2 基于FBG的准分布式形状传感研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 光纤光栅传感机理研究 |
| 2.1 FBG的基本光学特性 |
| 2.2 FBG传感原理 |
| 2.2.1 应力传感原理 |
| 2.2.2 温度传感原理 |
| 2.2.3 曲率测量原理 |
| 2.3 光纤光栅传感解调技术 |
| 2.3.1 光谱仪法 |
| 2.3.2 可调谐光纤F-P滤波器解调法 |
| 2.3.3 非平衡M-Z干涉解调法 |
| 2.4 光纤光栅复用技术 |
| 2.4.1 光纤光栅的波分复用 |
| 2.4.2 光纤光栅的时分复用 |
| 2.4.3 光纤光栅的空分复用 |
| 2.4.4 光纤光栅的混合复用 |
| 2.5 交叉传感及其解决方案 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于曲率的曲面重构算法研究 |
| 3.1 基于曲率信息的曲面重构算法 |
| 3.2 植入FBG型传感器的曲面重构算法 |
| 3.3 晶须阵列型传感器的曲面重构算法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 植入FBG型的柔性形状传感器 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 传感器的设计与制作 |
| 4.2.1 传感器的设计 |
| 4.2.2 传感器的制作 |
| 4.2.3 传感器可弯曲程度测试 |
| 4.2.4 传感器的标定 |
| 4.3 可行性实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于FBG的晶须阵列形状传感器 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 晶须阵列传感器的设计方案 |
| 5.3 晶须阵列传感器的测量算法 |
| 5.4 实验分析 |
| 5.4.1 传感器的标定 |
| 5.4.2 单晶须距离测量实验 |
| 5.4.3 测量结果误差分析 |
| 5.4.4 对测量结果进行校正 |
| 5.5 实验结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参与项目 |
| 致谢 |
（10）基于光电振荡器的微波光子技术在传感系统中的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微波光子传感技术概述 |
| 1.1.1 微波光子传感链路一般模型 |
| 1.1.2 基于光纤光栅的微波光子传感技术 |
| 1.1.3 非光纤光栅的微波光子传感技术 |
| 1.2 微波光子传感技术核心器件 |
| 1.2.1 光纤布拉格光栅 |
| 1.2.2 光源 |
| 1.2.3 调制器 |
| 1.2.4 其他类型光栅 |
| 1.3 微波光子传感技术发展及应用领域 |
| 1.4 本文研究内容及章节安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 采用光纤布拉格光栅的光电振荡器特性研究 |
| 2.1 光电振荡器基本理论 |
| 2.1.1 振荡器概述 |
| 2.1.2 光电振荡器性能分析 |
| 2.1.3 OEO准线性理论分析 |
| 2.1.4 OEO振荡频率和多纵模 |
| 2.2 均匀光纤布拉格光栅特性分析 |
| 2.2.1 均匀FBG的制备 |
| 2.2.2 均匀FBG波长特性 |
| 2.3 基于FBG的单环OEO结构 |
| 2.3.1 系统原理与结构 |
| 2.3.2 实验结果与分析 |
| 2.4 基于LCFBG的双环OEO结构 |
| 2.4.1 系统原理与结构 |
| 2.4.2 仿真结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于低频OEO和强反射率UFBG的传感解复用系统 |
| 3.1 微波光子传感复用系统 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 利用OEO测量长度变化 |
| 3.1.3 利用OEO和 UFBG位置定位 |
| 3.2 基于OEO和 UFBG的解复用系统 |
| 3.2.1 系统工作原理 |
| 3.2.2 模式选择与频率解复用 |
| 3.2.3 实验结构 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.3.1 多点传感和长距离传感 |
| 3.3.2 起振过程与响应时间 |
| 3.3.3 报警阈值 |
| 3.3.4 时间稳定性 |
| 3.3.5 可变的测量工作频率 |
| 3.3.6 系统容量 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于波长-时间映射和多环OEO的传感器阵列 |
| 4.1 多环光电振荡器技术 |
| 4.1.1 技术原理 |
| 4.1.2 性能分析 |
| 4.2 波长-时间映射技术WTT |
| 4.3 基于WTT和多环OEO的传感器阵列方案 |
| 4.3.1 系统工作原理 |
| 4.3.2 实验方案 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 UFBG阵列的反射谱 |
| 4.4.2 多倍频振荡信号频谱选取 |
| 4.4.3 三倍频振荡信号测量目标量 |
| 4.4.4 线性度与灵敏度 |
| 4.4.5 多环OEO工作特性 |
| 4.4.6 时间稳定度 |
| 4.5 改进方案 |
| 4.5.1 系统工作原理 |
| 4.5.2 实验结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 光注入FP半导体激光器实现的微波光子滤波器 |
| 5.1 光注入半导体激光器 |
| 5.1.1 技术原理 |
| 5.1.2 动态特性研究 |
| 5.2 基于光注入FP半导体激光器实现的单通带MPF |
| 5.2.1 系统工作原理 |
| 5.2.2 实验结构 |
| 5.2.3 实验结果与分析 |
| 5.3 基于光注入FP半导体激光器实现的多通带MPF |
| 5.3.1 系统工作原理 |
| 5.3.2 实验结构 |
| 5.3.3 实验结果与分析 |
| 5.4 传感器阵列应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 攻读博士期间发表论文 |
| 致谢 |
四、Time/Wavelength Fiber Bragg Grating Multiplexing Sensor Array（论文参考文献）
- [1]基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述[J]. 桂鑫,李政颖,王洪海,王立新,郭会勇. 应用科学学报, 2021(05)
- [2]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)
- [3]可穿戴光纤人体生命体征监测智能服装关键技术研究[D]. 王润洁. 天津工业大学, 2021(01)
- [4]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)
- [5]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)
- [6]准分布式光纤光栅解调系统的研究[D]. 武江涛. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [7]光纤布拉格光栅滑觉传感特性研究[D]. 王飞文. 南昌大学, 2020(01)
- [8]用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究[D]. 王有朋. 长春工业大学, 2020(01)
- [9]基于FBG的准分布式形状传感技术研究[D]. 杨濠琨. 河南大学, 2020(02)
- [10]基于光电振荡器的微波光子技术在传感系统中的研究[D]. 王文轩. 南京大学, 2020(04)