本文關(guān)鍵詞：基于混沌激光的弱反射光纖光柵傳感及解調(diào)實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光纖傳感因其具有良好的傳輸和傳感特性,廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、航空航天、化工環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、智能結(jié)構(gòu)、軍事等領(lǐng)域。基于后向散射的分布式光纖傳感系統(tǒng)具有安裝簡單、趨勢態(tài)監(jiān)測方便等優(yōu)勢;以光纖光柵為傳感元的準(zhǔn)分布式光纖傳感系統(tǒng)具有單點測量精準(zhǔn)、易于組網(wǎng)、價格低等優(yōu)勢在工業(yè)檢測系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。對比分布式光纖傳感系統(tǒng),準(zhǔn)分布式光纖傳感系統(tǒng)具有更高的分辨率和信噪比,在光纖傳感實際應(yīng)用中具有更高的價值,但是光纖光柵傳感系統(tǒng)的復(fù)用能力、分辨率和解調(diào)難度一直限制著光纖光柵的集成化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。為了提高準(zhǔn)分布式光纖光柵傳感系統(tǒng)中復(fù)用能力和傳感元的空間分辨率,本文利用混沌激光高帶寬、時域類噪聲、相關(guān)曲線類delta等特性,提出了一種基于混沌光纖激光和全同弱反射光柵的高精度準(zhǔn)分布式光纖傳感系統(tǒng)方案,并在此基礎(chǔ)上提出了一種新的光柵傳感信息解調(diào)方法。采用這種新的傳感系統(tǒng)和解調(diào)方案,在降低成本和解調(diào)難度的同時,傳感系統(tǒng)的精度和復(fù)用能力獲得同步的提高。本論文主要完成的工作如下:(1)在簡單介紹光纖傳感系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上,綜述光纖傳感類型和研究現(xiàn)狀。基于光纖光柵耦合模理論,介紹光纖光柵傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域,分析了當(dāng)前光柵傳感系統(tǒng)中光柵復(fù)用方案和解調(diào)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及存在的問題。(2)針對目前傳感系統(tǒng)中存在的傳感精度和復(fù)用能力不高、解調(diào)成本高的問題,在介紹混沌光纖激光的產(chǎn)生和發(fā)展,在保密通信、激光測距等方面應(yīng)用的基礎(chǔ)上,提出混沌激光實現(xiàn)準(zhǔn)分布式光纖布拉格光柵傳感方案。根據(jù)該傳感系統(tǒng)的特點,重點推導(dǎo)了光纖傳感方案中提高系統(tǒng)復(fù)用能力和精度的原理,使用MATLAB軟件對系統(tǒng)的復(fù)用能力和解調(diào)方法進(jìn)行了模擬研究,當(dāng)光柵的反射率為0.001%,復(fù)用能力可以達(dá)到700,模擬的結(jié)果和理論推導(dǎo)結(jié)論吻合,證明了該傳感系統(tǒng)可行。(3)實驗搭建了基于混沌激光實現(xiàn)弱反射光纖光柵應(yīng)變傳感系統(tǒng),并進(jìn)行了單光柵應(yīng)變的實驗研究。在該方案中,環(huán)形腔光纖激光器產(chǎn)生的混沌光纖激光被耦合器分成90:10兩部分,10%的光被光電探測器接收作為參考光信號,90%的光經(jīng)光纖環(huán)形器進(jìn)入光纖光柵,光柵反射回來的信號光由光電探測器接收,通過對兩路信號進(jìn)行互相關(guān)運算,光柵的應(yīng)變信息和精確定位可以通過互相關(guān)峰的幅值和時延同步獲得,實驗過程操作簡單,實驗中應(yīng)變測量精度為12u?,應(yīng)變靈敏度為1.21pm/u?。(4)實驗搭建了由多個全同弱反射光纖柵組成的光柵串傳感實驗裝置,光柵串上刻錄著5個間隔為10cm、反射率為10%的光纖光柵,對應(yīng)變信息進(jìn)行多點同步測量。在時域上采集一次參考信號和傳感信號做互相關(guān)運算,就能同步解調(diào)所有的光柵波長信息,波長域的測量轉(zhuǎn)化為時域的測量,傳感成本和解調(diào)的難度都極大的降低。傳感網(wǎng)絡(luò)多點同步檢測已經(jīng)實現(xiàn),應(yīng)變測量精度達(dá)到14u?,空間分辨率達(dá)到7mm。
【關(guān)鍵詞】：準(zhǔn)分布式傳感網(wǎng)絡(luò) 弱反射光纖光柵 混沌激光 應(yīng)變測量
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 課題研究的目的及意義10-11
• 1.2 光纖傳感技術(shù)的分類和研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 分布式光纖傳感11-14
• 1.2.2 準(zhǔn)分布式光纖傳感14-16
• 1.3 光纖光柵傳感器的應(yīng)用16-19
• 1.3.1 光纖光柵傳感器的原理16
• 1.3.2 光纖光柵傳感器的分類16-19
• 1.4 論文主要的研究內(nèi)容及章節(jié)安排19-22
• 第二章 混沌激光光纖光柵傳感系統(tǒng)特性研究22-36
• 2.1 混沌光纖激光的應(yīng)用22-24
• 2.1.1 混沌激光研究現(xiàn)狀22
• 2.1.2 混沌激光的應(yīng)用22-24
• 2.2 光纖光柵傳感器特性研究24-32
• 2.2.1 光纖光柵傳感系統(tǒng)解調(diào)技術(shù)24-30
• 2.2.2 光纖光柵傳感系統(tǒng)復(fù)用方法30-32
• 2.3 基于混沌激光弱反射光纖光柵傳感器32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 混沌弱反射光纖光柵傳感系統(tǒng)原理分析36-44
• 3.1 基于混沌激光光纖光柵解調(diào)方法分析36-39
• 3.1.1 弱反射光纖光柵解調(diào)原理36-38
• 3.1.2 解調(diào)方法仿真研究38-39
• 3.2 弱反射光柵傳感系統(tǒng)復(fù)用能力分析39-42
• 3.2.1 復(fù)用能力原理分析39-41
• 3.2.2 復(fù)用能力仿真研究41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第四章 混沌弱反射光纖光柵傳感系統(tǒng)實驗研究44-52
• 4.1 混沌光準(zhǔn)分布式弱反射光纖光柵傳感裝置44-45
• 4.2 混沌光準(zhǔn)分布式弱反射單光纖光柵傳感實驗研究45-47
• 4.3 混沌光準(zhǔn)分布式弱反射光纖光柵串傳感實驗研究47-50
• 4.4 傳感系統(tǒng)空間分辨率分析50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 總結(jié)與展望52-54
• 5.1 總結(jié)52-53
• 5.2 展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 致謝60-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文62

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3 陶s，

本文編號：270945