隨著航天技術(shù)的迅猛發(fā)展,航天飛行器結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和智能化發(fā)展需求迫在眉睫,傳統(tǒng)基于熱敏電阻和應(yīng)變片的環(huán)境監(jiān)測方法已經(jīng)無法滿足大容量、輕重量和低功耗的星載結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的要求。光纖光柵傳感技術(shù)具有抗電磁干擾、尺寸小、成本低等特點,在航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。針對航天應(yīng)用中光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)的微型化及低功耗等諸多技術(shù)難點,開展基于調(diào)制光柵Y分支（MG-Y）可調(diào)諧半導(dǎo)體光源的微型低功耗星載光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)研究。論文主要研究內(nèi)容包括:1.研究了光纖布拉格光柵溫度和應(yīng)變傳感原理及傳感系統(tǒng)組成,為波長型解調(diào)方法提供理論基礎(chǔ)。為了解決星載環(huán)境微型、低功耗、大容量的光纖光柵應(yīng)用受限問題,分析了常用光纖布拉格光柵解調(diào)及復(fù)用技術(shù)的各種方案,確定了可應(yīng)用于航天領(lǐng)域的基于可調(diào)諧半導(dǎo)體光源的解調(diào)方法。2.研究了可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)及控制方法,采用單片可集成、調(diào)諧速度快,解調(diào)容量大的電調(diào)諧半導(dǎo)體激光器為解調(diào)系統(tǒng)光源。在對MG-Y可調(diào)諧控制原理論述基礎(chǔ)上,通過對構(gòu)造的兩種星載光纖傳感解調(diào)技術(shù)分析,提出了1*N耦合器的空/波分復(fù)用可調(diào)諧光源法解調(diào)方法;通過對可調(diào)諧光源與不同譜形FBG的作用機(jī)理研究,確定了解調(diào)儀的... 

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 光纖光柵傳感在航天監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展
        1.2.2 光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用需求
    1.3 光纖光柵傳感技術(shù)
        1.3.1 光纖光柵耦合模理論
        1.3.2 光纖布拉格光柵傳感原理
        1.3.3 光纖布拉格傳感系統(tǒng)組成
    1.4 光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)
        1.4.1 光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)
        1.4.2 FBG復(fù)用技術(shù)
    1.5 論文研究內(nèi)容
第二章 基于MG-Y可調(diào)諧光源技術(shù)研究
    2.1 可調(diào)諧半導(dǎo)體光源
    2.2 MG-Y型 DBR激光器
        2.2.1 激光器工作原理
        2.2.2 激光器調(diào)諧控制設(shè)計
    2.3 基于TLS的 FBG波長解調(diào)原理
        2.3.1 基于MG-Y光源的光纖傳感系統(tǒng)研究
        2.3.2 波長解調(diào)原理
        2.3.3 “波長-電流”精確對應(yīng)關(guān)系
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于ARM的掃描式解調(diào)技術(shù)研究
    3.1 基于ARM的 FBG微型解調(diào)系統(tǒng)
    3.2 解調(diào)系統(tǒng)恒流源控制方法
        3.2.1 TLS的電流驅(qū)動原理
        3.2.2 單片集成恒流源控制方法實現(xiàn)
    3.3 解調(diào)系統(tǒng)溫度控制方法
        3.3.1 TLS的溫度控制方法
        3.3.2 溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)
    3.4 解調(diào)系統(tǒng)光電檢測技術(shù)研究
        3.4.1 FBG光電檢測原理
        3.4.2 基于對數(shù)放大器的檢測電路功能實現(xiàn)
    3.5 供電系統(tǒng)及串口通信
        3.5.1 電源電路實現(xiàn)
        3.5.2 串口通信電路實現(xiàn)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于MG-Y微型解調(diào)儀的光纖光柵解調(diào)算法
    4.1 基于MG-Y光源的光纖光柵解調(diào)儀軟件架構(gòu)
    4.2 基于ARM的底層軟件實現(xiàn)
        4.2.1 底層驅(qū)動軟件流程
        4.2.2 查找表篩選實現(xiàn)
    4.3 基于MG-Y解調(diào)儀FBG解調(diào)算法
        4.3.1 波長尋峰算法研究
        4.3.2 基于MG-Y解調(diào)儀FBG解調(diào)仿真及算法對比分析
        4.3.3 基于LABVIEW的 FBG解調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)
    4.4 解調(diào)儀的性能測試及標(biāo)定實驗
        4.4.1 PD動態(tài)范圍測試及分析
        4.4.2 解調(diào)儀波長標(biāo)定實驗
        4.4.3 解調(diào)儀的性能測試及分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 星載光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)實驗研究
    5.1 基于MG-Y光源解調(diào)儀的USFBG的拉伸實驗及分析
        5.1.1 飛秒激光逐點法制備USFBG
        5.1.2 USFBG應(yīng)變傳感特性分析
    5.2 基于MG-Y光源解調(diào)儀的芯包復(fù)合FBG的溫度實驗及分析
        5.2.1 飛秒激光逐線法制備芯包復(fù)合FBG
        5.2.2 芯包復(fù)合FBG溫度傳感特性分析
    5.3 基于MG-Y光源解調(diào)儀的保偏FBG的溫度實驗及分析
        5.3.1 飛秒激光逐點法制備保偏FBG
        5.3.2 保偏FBG溫度傳感特性分析
    5.4 基于MG-Y光源解調(diào)儀的級聯(lián)FBG的溫度實驗及分析
        5.4.1 飛秒激光逐點法制備FBG陣列
        5.4.2 級聯(lián)FBG溫度傳感特性分析
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航天器健康管理平臺設(shè)計技術(shù)研究[J]. 張雷,李志棟,孫波.  計算機(jī)測量與控制. 2019(10)
[2]用于航天環(huán)境的布拉格光柵溫度傳感器靈敏度與精度研究[J]. 韓放,廖韜,蘇新明,鄧俊武,劉陽.  計算機(jī)測量與控制. 2019(10)
[3]衛(wèi)星鏡頭結(jié)構(gòu)光纖光柵溫度傳感器研究[J]. 盧建中,孟凡勇,閆光,孫廣開,祝連慶.  激光與紅外. 2019(10)
[4]現(xiàn)代航天傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢分析[J]. 彭泳卿,陳青松,戴保平.  計測技術(shù). 2019(04)
[5]小衛(wèi)星能源系統(tǒng)的自主故障診斷技術(shù)初步研究[J]. 付宇,崔玉福,李志剛,劉元默.  質(zhì)量與可靠性. 2019(04)
[6]全球小衛(wèi)星現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 唐亮,劉鴻鵬,何慧東.  國際太空. 2019(06)
[7]基于STM32的同步發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)計與試驗[J]. 楊文榮,吳晟,商建鋒.  實驗技術(shù)與管理. 2019(06)
[8]真空熱環(huán)境下不同涂覆層光纖傳輸損耗特性影響研究[J]. 張景川,張雯,楊曉寧,裴一飛.  紅外與激光工程. 2019(11)
[9]調(diào)制光柵Y分支可調(diào)諧激光器高精準(zhǔn)波長調(diào)諧特性[J]. 鄭勝亨,楊遠(yuǎn)洪.  中國激光. 2019(02)
[10]基于光纖光柵傳感的衛(wèi)星溫度場測量方法研究[J]. 張開宇,閆光,孟凡勇,祝連慶.  工具技術(shù). 2018(10)

博士論文
[1]基于光纖傳感的航天器結(jié)構(gòu)在軌狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究[D]. 申景詩.西安電子科技大學(xué) 2019
[2]新型光纖布拉格光柵傳感器研究[D]. 馮定一.西北大學(xué) 2016
[3]光纖布拉格光柵特性研究及在拉曼激光雷達(dá)中的應(yīng)用[D]. 鞏鑫.西安理工大學(xué) 2016
[4]基于正交離散FBG網(wǎng)絡(luò)的柔板結(jié)構(gòu)形態(tài)感知與重構(gòu)研究[D]. 張合生.上海大學(xué) 2015
[5]總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的大容量光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)研究[D]. 朱方東.武漢理工大學(xué) 2014
[6]基于光纖光柵系統(tǒng)的流量測量研究[D]. 王冬生.燕山大學(xué) 2013

碩士論文
[1]空間非合作目標(biāo)高精度結(jié)構(gòu)恢復(fù)與相對位姿測量方法[D]. 李江.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]面向航天器高穩(wěn)定結(jié)構(gòu)空間環(huán)境下變形測量技術(shù)研究[D]. 陳翠圓.北華航天工業(yè)學(xué)院 2019
[3]航天器光纖測量子系統(tǒng)的研制[D]. 李紅軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]基于復(fù)用技術(shù)的光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)的研究[D]. 李進(jìn).長春工業(yè)大學(xué) 2018
[5]基于可調(diào)諧掃描激光器的高精度光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)研究[D]. 王成明.吉林大學(xué) 2018
[6]基于可調(diào)諧F-P腔的光纖光柵解調(diào)儀的優(yōu)化設(shè)計[D]. 李忠玉.西南交通大學(xué) 2018
[7]基于可調(diào)諧激光器的FBG解調(diào)儀研制及應(yīng)變檢測應(yīng)用研究[D]. 魏鈞濤.山東大學(xué) 2018
[8]基于布拉格光柵的溫度監(jiān)測系統(tǒng)研究與設(shè)計[D]. 胡通.華北電力大學(xué)(北京) 2018
[9]基于STM32的FBG解調(diào)[D]. 施瞻.中國計量大學(xué) 2018
[10]光纖光柵解調(diào)光子集成片上鍵合和單片集成硅基鍺光源關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 馬向東.天津工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號：3652351