發(fā)布時間：2017-03-27 19:19

  本文關鍵詞：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,廣泛應用于電力工業(yè)、航空航天、化工環(huán)境、生物醫(yī)學、智能結構、軍事等領域。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分布式光纖傳感系統(tǒng)具有單點測量精準、易于組網(wǎng)、價格低等優(yōu)勢在工業(yè)檢測系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。對比分布式光纖傳感系統(tǒng),準分布式光纖傳感系統(tǒng)具有更高的分辨率和信噪比,在光纖傳感實際應用中具有更高的價值,但是光纖光柵傳感系統(tǒng)的復用能力、分辨率和解調(diào)難度一直限制著光纖光柵的集成化網(wǎng)絡應用。為了提高準分布式光纖光柵傳感系統(tǒng)中復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分布式光纖傳感系統(tǒng)方案,并在此基礎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用領域,分析了當前光柵傳感系統(tǒng)中光柵復用方案和解調(diào)技術的發(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、激光測距等方面應用的基礎上,提出混沌激光實現(xiàn)準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,重點推導了光纖傳感方案中提高系統(tǒng)復用能力和精度的原理,使用MATLAB軟件對系統(tǒng)的復用能力和解調(diào)方法進行了模擬研究,當光柵的反射率為0.001%,復用能力可以達到700,模擬的結果和理論推導結論吻合,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)弱反射光纖光柵應變傳感系統(tǒng),并進行了單光柵應變的實驗研究。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,通過對兩路信號進行互相關運算,光柵的應變信息和精確定位可以通過互相關峰的幅值和時延同步獲得,實驗過程操作簡單,實驗中應變測量精度為12u?,應變靈敏度為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,對應變信息進行多點同步測量。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)絡多點同步檢測已經(jīng)實現(xiàn),應變測量精度達到14u?,空間分辨率達到7mm。
【關鍵詞】：準分布式傳感網(wǎng)絡 弱反射光纖光柵 混沌激光 應變測量
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 準分布式光纖傳感14-16
• 1.3 光纖光柵傳感器的應用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24-30
• 2.2.2 光纖光柵傳感系統(tǒng)復用方法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)復用能力分析39-42
• 3.2.1 復用能力原理分析39-41
• 3.2.2 復用能力仿真研究41-42
• 3.3 本章小結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 混沌光準分布式弱反射光纖光柵傳感裝置44-45
• 4.2 混沌光準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51-52
• 第五章 總結與展望52-54
• 5.1 總結52-53
• 5.2 展望53-54
• 參考文獻54-60
• 致謝60-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文62

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3 陶s，

本文編號：270945