光纖光柵傳感器具有靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng),便于復(fù)用組網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)分布式傳感等優(yōu)勢,逐漸成為傳感領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著光纖光柵傳感器及其復(fù)用組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)正朝著大容量、遠(yuǎn)距離、高精度、分布式等方向發(fā)展,廣泛應(yīng)用在周界安防、橋梁健康檢測、電力系統(tǒng)溫度控制等領(lǐng)域。本論文重點(diǎn)針對光纖光柵的溫度與應(yīng)變交叉敏感性和組網(wǎng)技術(shù)開展深入的研究,完成的主要工作如下：1.研究了光纖光柵特別是布拉格光纖光柵的傳感技術(shù)、解調(diào)技術(shù)與組網(wǎng)復(fù)用技術(shù)。概括性回顧了光纖光柵傳感技術(shù)發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀,對布拉格光纖光柵傳感理論模型進(jìn)行了理論推導(dǎo)與分析。2.針對光纖光柵在傳感領(lǐng)域應(yīng)用中存在溫度與應(yīng)變交叉敏感的問題,提出了-種基于遺傳算法的解調(diào)方案。建立了遺傳算法的快速解調(diào)模型,經(jīng)過數(shù)學(xué)分析得到遺傳算法目標(biāo)方程及適應(yīng)度函數(shù),系統(tǒng)討論了參考光纖光柵與傳感光柵反射中心波長不同和反射峰值不同情況下的解調(diào)結(jié)果。數(shù)值研究結(jié)果表明,提出的基于遺傳算法的解調(diào)方案可以有效地解調(diào)出參考光纖光柵與傳感光柵參數(shù)不同情況下的溫度與應(yīng)變變化,打破了傳統(tǒng)參考光纖光柵法要求傳感光柵與參考光柵一致的要求,降低了系統(tǒng)的組建難度。3.研究了基于弱... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

均勾周期光纖光柵結(jié)構(gòu)及其折射率分布

cosh\>jk'-a'L^)-^y^2光纖光柵反射率與透射率滿足R+T=l。圖2-2給出了光纖光柵在不同參數(shù)條件下的反射譜曲線。從圖中曲線可以看出，光纖光柵反射率與折射率調(diào)制系數(shù)An關(guān)系成正比。透射譜與反射譜之間互為相反，相加為1。透射譜與反射譜線寬與A?成正比。n I[/廠 1 ~MP0.8 A 透射請曲線 0.8/ \ 翻聽夫 yr r V f1 / s射請曲線I f0.2 細(xì)曲線、\J 0.2- jl ■」.」Vu…I J aaamIII_JlllmA/1.5496 1.5496 1.55 1.55Q2 1.5504 1.5906 15406 1.55 1.5505 1.351波長/um 波長/um⑷L=100mm，An =0,0001 (b)L=100mm, An =0.004圖2-2光纖光柵反射譜、透射譜與參數(shù)關(guān)系FFig2-2 Relation between fiber grating reflection, transmission spectrum2.1

取FBG光柵長度：Ll=6cm, L2=8cm, L3=10cm。數(shù)值分析仿真，經(jīng)過處理后得到圖2-3:tOOf r * r-一-， T…””? I ， 1 90 - ■00 . - ■ ?“ L?cm L=8cm7Q . L?10c?n廣 f ■50 -% ?. -3C. '、 ■20 . ■'。? I I、 .ft I ? ■ /?s? —- . ? ■1^5 155352 1553S4 155366 1653 56 1563 6 1553 52 1653 64 155366 1553 田 1%37被長/nm圖2-3不同長度FBG反射譜Fig2-3 Spectrums of different length FBG從圖2-3中，通過對比可以看出，布拉格光纖光柵的反射率峰值與光柵的長度成正比。在一定范圍內(nèi)，隨著光纖光柵長度的增加，F(xiàn)BG反射譜的帶寬逐漸變小，最大反射率的幅值隨著長度增加而變大，直至增加到1為止。同時(shí)，F(xiàn)BG反射譜中心波長不受FBG長度L變化的影響。12

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]光纖光柵傳感器交叉敏感問題解決方案[J]. 陳麗娟,賀明玲,王坤.  數(shù)字通信. 2012(06)
[2]Reflectivity Measurement of Weak Fiber Bragg Grating (FBG)[J]. 郭會勇.  Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition). 2012(06)
[3]溫度應(yīng)變雙參量同時(shí)測量的光纖傳感技術(shù)研究[J]. 倪曉紅,桂菲菲,王玉田,吳春輝.  激光與紅外. 2011(07)
[4]小直徑光纖光柵的研制及傳感交叉敏感研究[J]. 劉榮梅,梁大開.  光譜學(xué)與光譜分析. 2011(03)
[5]基于光纖布拉格光柵波/時(shí)分復(fù)用傳感網(wǎng)絡(luò)研究[J]. 王玉寶,蘭海軍.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2010(08)
[6]基于單長周期光纖光柵光譜特性的溫度和應(yīng)變同時(shí)區(qū)分測量[J]. 胡興柳,梁大開,陸觀,曾捷.  光譜學(xué)與光譜分析. 2010(03)
[7]旋轉(zhuǎn)折變型長周期光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)變和溫度的同時(shí)測量[J]. 宋韻,朱濤,饒?jiān)平?史翠華,朱永.  中國激光. 2009(05)
[8]基于WDM和TDM的串聯(lián)FBG高速列車定位系統(tǒng)[J]. 王燕花,簡水生,任文華,劉艷,譚中偉.  光電子.激光. 2008(08)
[9]光纖光柵傳感器交叉敏感問題研究[J]. 張博,嚴(yán)高師,鄧義君.  應(yīng)用光學(xué). 2007(05)
[10]Application of genetic algorithm in quasi-static fiber grating wavelength demodulation technology[J]. TENG Feng-cheng, YIN Wen-wen, WU Fei, LI Zhi-quang,and WU Ti-hua Institute of Automatic Instrument, College of Electric Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China.  Optoelectronics Letters. 2007(04)

碩士論文
[1]基于弱反射光纖光柵的準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)信息處理技術(shù)研究[D]. 王梓.華中科技大學(xué) 2011



本文編號：2901002