一、光纤光栅传感器的应用（论文文献综述）
丁志超[1]（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。
石彤[2]（2021）在《快速可调谐激光光源的多点采样光纤光栅解调》文中进行了进一步梳理传感技术是指从自然信源的信号中提取所需的信息,进行识别、分析、处理的一种信息科学技术。传感系统通常由信号源,敏感元件,信号接收器和信号处理单元组成。其中,敏感元件采用光纤布拉格光栅（FBG）,传感信号为光信号的传感系统被称为FBG传感系统。FBG由于具有体积小精度高、耐高温耐腐蚀、无源性抗电磁干扰、传输距离远、便于复用和分布式应用等优点,在传感领域有着广泛的应用。可调谐激光光源光纤光栅解调技术是FBG传感系统信号解调技术的一种。本文基于调制光栅Y分支（MG-Y）可调谐激光光源设计了一种快速可调谐激光光源多点采样光纤光栅解调技术方案。主要内容包括:分析了MG-Y激光器的光源特性和技术参数,分析了光纤布拉格光栅的传感原理,通过改进基于MG-Y激光器的法布里珀罗（F-P）传感系统,构建了可调谐激光光源FBG传感系统;对模式耦合理论、FBG双波长解调算法、FBG Buneman频率估计解调算法,进行了理论分析和应用分析;提出了一种快速可调谐激光光源光多点采样光纤光栅解调算法,并利用Labview软件编写了相关的模拟振动程序,模拟解调程序、振动实验解调程序和加速度实验解调程序;基于使用光谱仪解调的Buneman频率估计解调算法,编写了一种适用于可调谐激光器解调法的解调程序作为解调结果的对比;分析了快速可调谐激光光源FBG解调,数据采集延时影响解调精度的问题和采样值跳变影响解调结果的问题,并针对这两种问题提出了一种补偿算法消除这些负面影响;提出了一种振动传感方案,一种加速度传感方案和其配套的标定方案,通过实验进行了验证;最后通过仿真和实验证实了该解调算法的理论分析结果,对两种算法进行了对比,并对本文提出的这种算法的未来发展进行了展望。通过改进算法,本文实现了快速可调谐激光光源FBG传感系统的较大范围、稳定、高速、高精度、自适应的多点采样解调。模块化和子程序化的设计使得补偿算法和整个解调程序具备进一步拓展功能的可能和良好的发展前景。单独运行解调模块的解调速度峰值能达到40k Hz以上,延时补偿后中心波长误差控制在1pm以内,具备自适应选取采样值计算的功能,能够完成中心波长偏移范围1nm的解调,并具备更大范围解调改进的空间,同时解决了采样值延时和突变带来的中心波长畸形和跳变的问题。
杨凯庆[3]（2021）在《基于光纤光栅的流量传感研究》文中研究指明流量测量是现代测试计量技术的重要组成部分,流量传感器广泛应用于工业生产和生活的各个领域。传统的流量传感器普遍有体积大,结构复杂,准确度差和易受电磁干扰等缺点,利用光纤光栅和传统流量传感器结合,使用光信号替代电信号制作而成的新型光纤光栅流量传感器,则可以很大程度上克服传统流量传感器的缺点,因此基于光纤光栅的流量传感器已经受到科研人员越来越多的重视。本文在传统流量传感器的基础上,结合光纤光栅传感技术,进行了基于光纤光栅的流量传感研究,主要内容包括传感器制作设计、仿真和传感测试实验等工作,大致内容如下:（1）利用有限元法对孔板式流量传感器、平衡流量传感器和热式流量传感器进行仿真模拟研究,比较三种流量传感器的压力损失大小。对多孔孔板的函数孔数量和厚度参数进行了仿真模拟,在对函数孔数量进行仿真后,从压力损失和整流效果等方面进行分析,确定了压力损失最小、整流效果最好的函数孔数量为12个。在多孔孔板的厚度仿真中,利用参数化设置大大减少了仿真的时间,确定了最佳厚度为4 mm。最后设计了两种基于光纤光栅的压差检测系统,详细介绍了两者的结构和工作方式。（2）推导了FBG热式气体流量传感器的原理,设计了一种可用于气体的光纤光栅热式流量传感器,并对其分别做了温度和流量传感测试实验,符合FBG温度传感原理和热式流量传感器的流量传感原理。经过实验测试,FBG气体流量传感器的平均温度灵敏度为13.24 pm/℃,流量响应曲线拟合度为0.99712,气体流量的测量范围可达到10.203Nm3/h。最后通过仿真模拟,得到所设计的FBG热式气体流量传感器的压力损失仅为3.12Pa。（3）设计了一种可用于低流量的液体热式流量传感器,扩大了FBG热式流量传感器的应用领域。传感器中填充的导热胶导热性良好,有助于传感器与外界进行热量交换。对传感器分别做了温度和流量传感测试实验,结果符合FBG温度传感原理和热式流量传感器的流量传感原理。根据实验数据得出,平均温度灵敏度为11.73 pm/℃。对量程讨论时,考虑到该传感器应用于低流量液体,在流量为0附近时会存在死区问题,因此传感器量程定为40.575～550.664 L/h。另外还可以根据实际情况选择合适加热功率的微型陶瓷加热片,增大传感器的量程,使传感器达到最优的量程范围和测量效果。最后通过仿真模拟,得到所设计的低流量FBG热式液体流量传感器的压力损失仅为22.24 Pa。
宋小亚[4]（2021）在《基于七芯光纤的干涉型传感器研究》文中提出随着社会的不断发展和科学技术的进步,传感器技术在各行各业发挥着越来越重要的作用。传统的电传感器目前已经发展的非常成熟,且已得到广泛应用。但传统的电传感器在实际应用中存在很多弊端,例如无法在一些导电、腐蚀、易燃易爆等危险的环境中测量。光纤传感器是利用光纤作为敏感元件的传感器。由于灵敏度高,抗电磁干扰、结构简单、制作方便等优点,光纤传感器受到了学者的广泛研究。其中,多芯光纤是一种新型特种光纤,利用多芯光纤制作的传感器不仅制作工艺简单而且能满足高灵敏度要求。本论文基于七芯光纤设计和制作了几种新型的马赫曾德尔型光纤传感器结构,并通过实验探究了传感器的温度、应变和折射率传感特性,本文的主要内容如下:1.首先论述了基于多芯光纤的传感器的研究背景与意义,介绍了多芯光纤、光纤光栅和马赫曾德尔型光纤传感器的研究现状。理论分析了光纤中的模式干涉理论,并详细阐述了温度、应变和折射率传感机理。并介绍了几种典型的干涉型传感器及其原理。2.设计并制作了一种凸锥结构型马赫-曾德尔传感器。该传感器将一段30 mm的弱耦合型七芯光纤熔接在输入单模光纤和输出单模光纤之间,通过改变熔接机的熔接参数在七芯光纤两端熔接点处形成两个凸锥结构分别作为光分束器和耦合器。实验结果表明该传感器1548 nm和1567 nm处温度灵敏度分别为60.59 pm/?C和100.46 pm/?C。应变灵敏度为0 pm/με。该传感器制作简单、成本低廉,有良好的应用前景。3.提出并制作了一种氢氧火焰熔融拉锥型光纤传感器。通过氢氧火焰熔融拉锥技术将七芯光纤拉锥,七芯光纤锥形部分腰区直径由原来包层的150μm减小为46.99μm。经过锥化加工后,七芯光纤的纤芯之间的距离减小,纤芯间的串扰增加,纤芯中传输的模式间耦合效率增强。该传感器对折射率和温度有良好的线性响应。温度特性测试实验结果显示1539 nm和1597 nm波长附近的谐振峰波长对温度的灵敏度分别为69.09 pm/?C和77.49 pm/?C,线性度分别为99.64%和99.82%。折射率响应特性实验结果显示在1557nm、1571 nm和1593 nm处波谷的折射率灵敏度分别为271.99 pm/RIU、260.56 pm/RIU和236.31 pm/RIU,线性度分别为99.64%、99.51%和99.56%。4.实现了一种基于七芯光纤的温度和应变双参量测量传感器。该传感器将马赫-曾德尔干涉仪与光纤光栅级联,马赫-曾德尔干涉仪是在输入和输出单模光纤之间熔接一段七芯光纤构成的,通过调整熔接机放电参数在七芯光纤两端形成两个凸锥结构。中心波长为1547.98 nm的光纤光栅被级联在一个光纤凸锥的末端。实验结果表明,基于七芯光纤的马赫-曾德尔干涉仪只对温度敏感,温度响应灵敏度为93.11 pm/℃;而光纤光栅对温度和应变都敏感,温度和应变响应灵敏度分别为11.46 pm/℃和0.627 pm/μ?。利用双波长矩阵法可实现温度和应变的同时测量。当光谱分析仪的分辨率为0.02 nm,传感器对应的温度分辨率和应变分辨率分别为0.21℃和27.95μ?。为验证系数矩阵的可行性,同时改变温度和应变并追踪波长的漂移量。利用矩阵公式计算出温度和应变变化分别为9.22℃和1029.54με。而温度和应变的实际变化量为9℃和1000με。该矩阵的误差为2.4%～3.0%。5.提出了一种无芯+七芯+无芯型马赫-曾德尔干涉仪级联光纤光栅型传感器,该传感器解决了温度和应变交叉敏感问题。将一段长为55mm的七芯光纤两端的熔接3mm的无芯光纤,无芯光纤分别作为光束的分束器和耦合器。传感器中MZI的温度灵敏度和应变灵敏度分别为74.1 pm/℃和0 pm/με。FBG的温度灵敏度和应变灵敏度分别为9.83pm/℃和0.625 pm/με。该传感器实现了温度和应变双参量同时测量。
夏旭承[5]（2021）在《高速多通道光纤光栅传感解调关键技术研究》文中认为物联网技术作为推动人类社会迈向智慧型社会的重要力量,得到了充足的发展,其中尤以作为物联网感知重要手段的传感器为甚,其发展日新月异。光纤光栅传感器是一种新型传感器,具有无源,电绝缘及强抗电磁特性,突破了传统电子类传感器的应用场景限制,给物联网的发展带来更多的可能。但在航空航天、工业测量等高速动态领域,一要实现高频传感信息的高速解调,二要实现物理量的多点监测。传统的光纤光栅解调仪器由于解调频率的局限性,在动态测量领域未能充分发挥光纤光栅传感器的优点,而大多数能高速解调的系统往往价格昂贵且对环境变化敏感,无法满足监测需求。针对以上情况,本文开展了高速多通道传感解调技术的研究,实现了传感解调系统,对于进一步促进光纤传感在高频领域的应用具有重要的意义。本文的主要研究内容如下:1.从总体上设计了高速多通道光纤光栅传感解调系统,将本系统分为下位机硬件系统和上位机软件,实现了两者之间的通信与数据传输,并对光学器件进行选型。然后围绕高速和多通道两个方面,研究了传感解调系统的关键技术,提出了基于质心算法改进的寻峰算法,再通过温度补偿消除波长漂移并实现了多通道采集,最后优化了波长数据持久化的性能。2.设计并完成了光纤光栅解调系统的上位机软件。根据软件开发流程,上位机软件的开发分为了需求分析、方案设计、详细实现、系统测试四个阶段。该软件实现了传感解调系统的初始化、波长解调、波长信息显示、波长数据持久化等方面功能。3.光纤光栅解调系统的性能测试。通过温度控制实验分析了解调系统的波长精度为±2pm,波长稳定性为±1pm,解调波长线性度可达0.99994。通过振动实验验证了解调系统的动态解调能力且测出解调频率最大可达10kHz。
张良鑫[6]（2021）在《双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究》文中研究说明边坡变形是边坡破坏的一个重要特征,常引发滑动或崩塌破坏,给人民生命财产带来巨大损失。为了能够揭示边坡变形程度和边坡破坏的内部机制以及潜在的变形趋势,达到避免或减轻地质灾害的目的,需对边坡的位移进行安全监测。随着边坡监测技术发展对位移传感器自身的要求也越来越高,传统的位移传感器在抗雷击干扰和实时可靠性等方面存在不足,且传输距离受到限制。近年来作为新型传感技术的光纤布拉格光栅传感技术不断发展,基于该技术制造的温度、应力、位移等传感器因具有抗电磁干扰、易于复用和组网、远程监测等优势取得了良好的工程应用效果。提供可靠稳定的传感器是边坡安全监测的根本,本文使用有限元分析优化方法,设计了一种基于双曲线型柔性铰链结构光纤布拉格光栅位移传感器。本文主要研究工作如下:1.分析现有的光纤光栅位移传感器,针对悬臂梁作为传感结构时带来的机械摩擦、运动灵敏度低的问题,基于三角放大原理设计了一种双曲线型柔性铰链结构。通过给定切口长度与切割厚度的比值,对四种对称柔性铰链结构进行有限元数值分析,得出切割厚度和拉伸刚度及旋转刚度的影响关系,进一步计算出刚度比和结构参数的变化关系,结果表明双曲线柔性铰链与其他铰链结构相比更易产生轴向线位移,进而能产生较大的放大增益和更高的灵敏度,所以选择双曲线型柔性铰链结构来进行位移传感器的设计。2.优化双曲线型柔性铰链结构尺寸参数,设计光纤光栅位移传感器。通过改变切口长度与切割厚度比值的大小计算出双曲线型柔性铰链结构的输出位移和最大应力,根据放大性能和许用安全应力约束等条件合理选取双曲线型柔性铰链结构的几何尺寸,将确定尺寸的结构进行有限元分析,计算放大增益结果与有限元仿真分析的结果误差率为6.7%,基于结构参数与刚度比所设计的双曲线型柔性铰链结构及优化是可行且正确的。结合边坡位移监测环境的特殊性,进一步设计并完善传感器的其他部件,研制了传感器原型。3.搭建传感器测试平台,对传感器开展全面性能测试。选用光敏胶和两点式安装方法安装光纤布拉格光栅元件以保证光纤光栅解调的稳定性,为了验证位移传感器在实际位移测量中的灵敏度性能,首先,对传感器进行了温度补偿测试实验,消除了温度对测量结构的影响,进一步搭建了光纤光栅位移传感器位移测试平台,平台包括了AQ-6370D光谱仪、宽带光源和数据采集卡。对位移传感器开展位移性能测试,实验测试数据分析结果表明:传感器在0～50mm的量程中,其灵敏度为24.45pm/mm,线性度为0.53%,具备良好的微位移测量能力;重复性误差和迟滞误差分别为1.1%和0.659%,满足边坡安全监测对位移变形测量的精度和长期稳定性要求。
郑晓丹[7]（2021）在《光纤光栅传感复用扩容及波长检测技术研究》文中提出光纤传感技术是利用光纤为媒介以光波为载体,感知和传输待测信号的一种传感技术。光纤光栅（Fiber Bragg Grating FBG）凭借其传输过程中能量损耗小、机械工作强度高、复用传感器数量多等众多优势而广泛应用于输油管道泄漏预警、桥梁隧道结构健康监测以及高压电力传输线路安全保护等领域。随着光纤传感理论及其应用技术的高速发展,光纤传感技术正朝着大容量、长距离和高精度及网络化方向持续发展。本文在分析国内外光纤光栅传感技术的基础上,以大容量光纤光栅传感网络解调技术和系统作为研究对象,针对光纤光栅复用扩容和波长检测技术这两个关键问题展开了初步探索研究:（1）对传感网络组网复用部分提出有效的去噪方案和相应的算法改进,最终实现传感网络的大容量光纤光栅组网复用扩容。（2）对光纤光栅进行温度传感实验并检测其波长变化。本文研究内容和取得的成果主要包括:（1）在总结分析光纤光栅传感技术相关的国内外研究工作的基础上,根据光纤光栅耦合模理论,研究光纤光栅的计算方法和光谱特性,建立了光纤光栅波分/时分混合复用模型;并进一步探究光谱阴影效应和多脉冲干扰对传感信号造成串扰的原因;（2）在分析常用的组网去噪算法的基础上探索大容量光纤光栅组网复用系统中去噪的新方法。提出了CEEMDAN与小波包结合去噪算法,并进行了仿真验证。结果表明:提出的算法具有自适应噪声的完整集成经验模态分解与小波包算法相结合的特征,CEEMDAN与小波包结合去噪算法在4种不同信噪比的情况下,连续20次重复性试验平均误差均最多可降低0.245,拥有更高的可靠性,为后续解调的精准性提供保障;（3）设计并搭建了大容量光纤光栅传感网解调系统测试平台。运用本文提出的CEEMDAN与小波包结合去噪算法进行去噪后搭建的系统,通过不同温度下的中心波长的温度传感实验测试分析表明:在5℃～60℃温度测试范围内,解调系统的温度平均误差大幅降低至0.2507℃,该论文对大容量光纤光栅组网复用解调系统的研究成果,对于工程实际应用具有一定的理论参考价值和技术借鉴意义。
郭亚雄[8]（2021）在《光纤光栅轨道应变传感器设计及特性分析》文中提出铁路运输在推动国家经济高质量发展中起到关键作用,传统的轨道占用检测手段存在隐患,给铁路行车带来风险。为满足轨道应变长期监测需要,结合实际工程应用中存在的问题,设计一种机械夹紧方式的光纤光栅传感器,分析其静、动态应变特性,并通过实验测试进行分析和验证。针对轨道应变监测需求,对光纤光栅传感器应变测量的关键问题进行分析。通过研究FBG应变、温度传感特性,分析传感器应变传递规律,明确光纤光栅传感器的工作原理。依据钢轨受力状态,利用数值计算和有限元分析得到传感器的最佳测量方向和测量位置。按照斯尼德桥原理确定传感器的布设方案,实现计轴功能。利用热-结构耦合有限元仿真研究温度敏感问题,建立应变分离公式,提出有效的温度参量补偿方法。针对轨道状态监测应用中存在的问题,提出光纤光栅传感器设计原则,为提高测量精度和使用寿命,对传感器的机械夹紧装置和光纤光栅应变计两部分进行设计和选择。为保证传感器设计的合理性,利用数值计算和有限元仿真,对其主要结构进行强度分析。根据传感器的实际工作环境,遵循保证计算精度和控制模型规模的原则,建立轨道结构各部分有限元模型。考虑轮对之间的相互影响,分别建立单轮对、转向架和转向架组作用下的轨道应变监测有限元模型。为研究传感器使用性能,基于轨道应变监测有限元模型,分别对其静、动态应变特性进行分析。在静态分析中,提出传感器应变性能的有限元分析方法,重点分析轴重和轮对位置对应变测量的影响,结果表明传感器仿真结果显着,线性度高,静态特性满足使用要求。在动态分析中,提出传感器设计初期的研究方法,重点分析轨道支承结构对应变测量的影响,结果表明传感器的应变波形与实际相符,动态特性满足使用要求。为进一步验证传感器的使用性能,制定现场实验方案并进行实验测试,利用光纤光栅轴向应变函数,验证传感器的计轴功能,表明传感器可以实现对轨道占用的长期监测。
薛兆康[9]（2021）在《油气井下光纤温度压力传感器的研究》文中研究表明光纤传感作为传感领域重要的技术之一,其凭借体积小,重量轻,应用环境广泛,易于分布式组网等优点逐渐成为众多研究者的研究对象。温度和压力作为重要的传感参数,其在一些恶劣环境下的监测变得尤为重要,如在油气井下的开采过程中,温度可以达到300℃,压力可以达到100 MPa以上,在这种环境下,传统的电子传感器很难长时间稳定的进行测试。本文基于光纤光栅,结合碳纤维材料的材料特性,搭建了可以应用于油气井下高温高压复杂环境的温度压力传感系统,其具体研究内容如下:首先回顾了光纤光栅温度压力传感技术的研究现状,包括光纤传感器在温度、压力测量方面的一些传统结构和研究进展,简要分析了各种方法的优缺点,指出光纤传感技术在油气井等恶劣环境下的应用前景。之后对光纤光栅温度、压力和应变的传感原理进行理论分析,并概述了交叉敏感问题的解决方法。同时说明了几种光纤光栅的加工方法,并对其封装结构进行了理论分析。接着搭建了温度压力传感测试系统,该系统理论上可以在0～300℃、0～200MPa的范围内进行实验研究,并利用碳纤维的材料特性,对飞秒激光制作的光纤光栅进行封装性研究。将碳纤维片采用层层组装的方式结合耐高温环氧树脂胶形成碳纤维块,将光纤光栅封装在碳纤维块里形成压力传感器,对其进行温度压力测试,发现其温度灵敏度在20～30 pm/℃之间,常温下压力灵敏度约为-20 pm/MPa,并且随着温度升高压力灵敏度逐渐降低。最后重新设计并提出了一种基于碳纤维管增敏型的压力传感器。该压力传感器是以三维四向的编织方法将碳纤维丝编织成管状结构,通过耐高温环氧树脂固化形成复合碳纤维管。将碳纤维管的两侧封装形成中空结构作为弹性体形成传感器的骨架,表面嵌入耐高温光纤布拉格光栅作为压力感知元件,通过外加温度补偿光栅,实现了油气井下温度和压力的同时测量。实验结果表明,该压力传感器可以在0～150℃和0～80 MPa环境下工作,不同温度下压力灵敏度不同,其压力灵敏度最大可达到-50.02 pm/MPa,同时表现出良好的线性拟合度。该压力传感器能够较好的解决温度压力测试过程中的交叉敏感问题,满足了井下开采的精度要求,为油气井下高温高压光纤传感器的设计提供了实验依据。
刘鹏辉[10]（2021）在《基于光纤光栅传感系统的解调与定位研究》文中认为随着社会经济的飞速发展,传感技术被广泛应用在社会生活的方方面面。光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）作为光纤传感领域发展最快、应用最广的传感器,具有光信号传输损耗低、适用于恶劣环境、复用能力强等优点,因而被广泛应用于航空航天、能源化工、电力监测、建筑工程以及结构健康状态监测等领域。本课题针对大型工程中需要对工程健康状态进行多点监测的需求,为了解决工程上对材料结构损伤位置准确定位的问题,设计一种光纤光栅传感网络定位监测系统来监测工程应用中材料结构损伤位置。本文在对国内外光纤光栅传感技术深入了解的基础上,研究光纤光栅的传感原理,对比多种光纤光栅解调技术以及各自的优势及其局限性,出于实用可行性和工程应用性的考虑,最终选用可调谐F-P滤波器解调法作为本文的解调方法,确定了分布式光纤光栅传感系统整体的解调方案。信号处理部分是传感解调系统中的重要环节,针对光纤光栅传感解调系统采集信号环节的噪声处理问题,采用改进的小波阈值去噪的方法对采集到的传感信号进行分解和重构,达到去噪的目的。仿真验证表明:该方法既克服了硬阈值函数本身的不连续性,又避免了软阈值函数固有的偏差问题,提高了信号重构精度,对传感信号预处理达到预期效果。针对工程应用中材料结构损伤位置识别问题,本文提出了一种基于RSSI加权质心的光纤光栅传感网络定位方法。该方法以材料结构损伤板为模型,在冲击荷载作用下光纤光栅的中心波长发生漂移,解调中心波长的变化量进而获得冲击点响应信号强度,通过加权融合计算、区域定位得到冲击点的最终坐标。最后构建了光纤光栅传感解调网络定位监测系统,使用基于RSSI加权质心的分布式光纤传感网络冲击定位方法,在结构损伤冲击模型上进行实验测试。定位结果表明,该光纤光栅传感解调系统定位方法对冲击损伤位置能够准确识别,定位监测效果明显,为工程应用中结构损伤位置的测量方式提供参考。
二、光纤光栅传感器的应用（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、光纤光栅传感器的应用（论文提纲范文）
（1）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 |
（2）快速可调谐激光光源的多点采样光纤光栅解调（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和目的 |
| 1.2 光纤光栅传感 |
| 1.2.1 光纤光栅传感技术 |
| 1.2.2 光纤光栅解调技术 |
| 1.3 光纤光栅解调技术国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.3.1 光纤光栅解调技术国内外研究现状 |
| 1.3.2 可调谐激光器光纤光栅解调发展趋势 |
| 1.4 本课题的研究意义 |
| 1.5 主要研究内容和创新点 |
| 2 多点采样FBG解调技术理论基础 |
| 2.1 可调谐激光器光纤光栅解调技术原理 |
| 2.2 光纤光栅傅里叶模式耦合理论 |
| 2.2.1 模式耦合理论 |
| 2.2.2 利用耦合模方程求解光纤光栅反射谱 |
| 2.2.3 基于耦合模理论的传输矩阵法 |
| 2.3 光纤光栅双波长解调算法 |
| 2.3.1 双波长解调原理 |
| 2.3.2 基于双波长的多点解调算法 |
| 2.4 基于Buneman频率估计的FBG解调算法 |
| 2.4.1 Buneman频率估计式 |
| 2.4.2 基于Buneman的 FBG解调算法及其改进 |
| 2.5 可调谐激光器解调系统存在的问题 |
| 2.5.1 时延问题及其可能存在的影响 |
| 2.5.2 采样值跳变问题及其能存在的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 快速可调谐激光光源多点采样光纤光栅解调算法设计 |
| 3.1 解调程序开发流程和思路 |
| 3.1.1 解调软件开发工具 |
| 3.1.2 解调软件设计思路 |
| 3.2 多点采样光纤光栅解调算法设计 |
| 3.2.1 算法总体框架 |
| 3.2.2 数据采集 |
| 3.2.3 核心算法 |
| 3.2.4 前面板设计 |
| 3.3 可调谐激光器解调技术问题的解决方案 |
| 3.3.1 延时问题解决 |
| 3.3.2 突变问题解决 |
| 3.4 对解调算法进一步改进的展望 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 仿真系统集成与结果分析 |
| 4.1 仿真系统主要模块设计思路 |
| 4.1.1 光纤光栅反射谱模拟程序模块 |
| 4.1.2 对振动和数据采集相互关系的模拟 |
| 4.1.3 中心波长及其误差的存储显示对比 |
| 4.2 仿真系统集成 |
| 4.2.1 系统集成 |
| 4.2.2 解调速率 |
| 4.3 仿真结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实验系统搭建与结果分析 |
| 5.1 可调谐激光器解调实验系统构成 |
| 5.1.1 硬件系统 |
| 5.1.2 软件系统 |
| 5.2 振动信号校正测量实验 |
| 5.2.1 振动实验传感器搭建 |
| 5.2.2 实验结果与分析 |
| 5.3 加速度测量实验 |
| 5.3.1 加速度实验传感器搭建 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）基于光纤光栅的流量传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 流量测量的意义 |
| 1.2 流量测量技术的发展 |
| 1.3 光纤光栅传感技术 |
| 1.4 光纤光栅流量传感器国内外研究现状 |
| 1.4.1 光纤光栅靶式流量传感器 |
| 1.4.2 光纤光栅压差式流量传感器 |
| 1.4.3 光纤光栅涡轮式流量传感器 |
| 1.4.4 光纤光栅热式流量传感器 |
| 1.4.5 光纤光栅浮子式流量传感器 |
| 1.4.6 其他光纤光栅流量传感器 |
| 1.5 论文研究内容与章节安排 |
| 第二章 光纤光栅传感原理 |
| 2.1 光纤光栅的理论模型 |
| 2.2 光纤光栅的传感特性 |
| 2.3 温度应变交叉敏感问题 |
| 2.4 常见光纤光栅流量传感器原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 流体及其仿真模拟 |
| 3.1 流体 |
| 3.2 ANSYS有限元分析软件 |
| 3.3 平衡流量传感器的参数仿真研究 |
| 3.3.1 函数孔数量仿真研究 |
| 3.3.2 多孔孔板厚度仿真研究 |
| 3.4 光纤光栅压差传感系统 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 光纤光栅热式气体流量传感器 |
| 4.1 FBG热式气体流量传感器原理 |
| 4.2 传感器的制作 |
| 4.3 温度和流量传感实验与分析 |
| 4.4 传感器压力损失模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 低流量光纤光栅热式液体流量传感器 |
| 5.1 FBG热式液体流量传感器原理 |
| 5.2 传感器制作 |
| 5.3 温度传感测试实验 |
| 5.4 液体流量传感测试实验 |
| 5.5 传感器压力损失仿真 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（4）基于七芯光纤的干涉型传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 多芯光纤研究现状 |
| 1.3 光纤光栅研究现状 |
| 1.4 马赫-曾德尔型光纤传感器研究现状 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第二章 干涉型传感器工作原理 |
| 2.1 光纤中的模式 |
| 2.2 光纤模式干涉原理 |
| 2.2.1 光纤中模式的干涉 |
| 2.2.2 温度传感原理 |
| 2.2.3 应变传感原理 |
| 2.2.4 折射率传感原理 |
| 2.3 典型的干涉型传感器 |
| 2.3.1 马赫-曾德尔干涉仪 |
| 2.3.2 迈克尔逊干涉仪 |
| 2.3.3 萨格纳克干涉仪 |
| 2.3.4 法布里-珀罗干涉仪 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于七芯光纤的MZ型光纤传感器 |
| 3.1 一种凸锥+七芯+凸锥型传感器 |
| 3.1.1 传感器的制作与原理 |
| 3.1.2 实验结果与分析 |
| 3.2 一种熔融拉锥结构的MZ传感器 |
| 3.2.1 传感器的制作与原理 |
| 3.2.2 实验结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 MZI级联FBG的双参量测量传感器 |
| 4.1 一种凸锥结构型MZI与光纤光栅级联型传感器 |
| 4.1.1 传感器的制作与原理 |
| 4.1.2 实验结果与分析 |
| 4.2 一种无芯+七芯+无芯型MZI与光纤光栅级联型传感器 |
| 4.2.1 传感器的制作与原理 |
| 4.2.2 实验结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（5）高速多通道光纤光栅传感解调关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 光纤光栅传感与解调技术概述 |
| 1.2.1 光纤光栅传感技术 |
| 1.2.2 光纤光栅传感解调技术 |
| 1.3 国内外光纤光栅传感与解调技术发展现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容和章节结构 |
| 第二章 光纤光栅传感与解调技术研究 |
| 2.1 光纤光栅传感技术原理 |
| 2.2 光纤光栅在大容量上的复用技术 |
| 2.3 光纤光栅传感解调技术原理 |
| 2.3.1 光谱仪检测法 |
| 2.3.2 滤波器解调法 |
| 2.3.3 干涉仪解调法 |
| 2.3.4 可调谐光源解调法 |
| 2.3.5 衍射光栅解调法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高速多通道光纤光栅传感解调系统及关键技术研究 |
| 3.1 光纤光栅传感解调系统总体设计 |
| 3.1.1 下位机硬件系统设计 |
| 3.1.2 上位机软件设计 |
| 3.1.3 光学器件选型 |
| 3.2 光纤光栅传感解调系统硬件与软件的信息交互及数据传输设计 |
| 3.2.1 串行通信模块 |
| 3.2.2 USB数据传输模块 |
| 3.3 高速多通道光纤光栅传感解调系统的关键技术研究 |
| 3.3.1 寻峰算法研究 |
| 3.3.2 波长漂移补偿方案设计 |
| 3.3.3 光开关多路通道采集方案 |
| 3.3.4 波长数据持久化性能优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 传感解调系统上位机软件的研究与设计 |
| 4.1 Ibsen解调仪上位机软件的需求分析 |
| 4.1.1 功能设计要求 |
| 4.1.2 功能适用性要求 |
| 4.1.3 杂波的滤除要求 |
| 4.1.4 数据持久化要求 |
| 4.1.5 错误与处理要求 |
| 4.2 Ibsen解调仪上位机软件的方案设计 |
| 4.2.1 软件运行的平台配置概述 |
| 4.2.2 软件流程设计 |
| 4.2.3 软件结构设计 |
| 4.2.4 数据持久化设计 |
| 4.2.5 错误与处理设计 |
| 4.3 lbsen解调仪上位机软件的详细实现 |
| 4.3.1 人机交互界面实现 |
| 4.3.2 软件后台实现 |
| 4.3.3 数据持久化实现 |
| 4.3.4 杂波滤除的实现 |
| 4.4 Ibsen解调仪上位机软件的系统测试 |
| 4.4.1 功能测试 |
| 4.4.2 稳定性和兼容性测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 高速多通道光纤光栅传感解调系统的性能测试 |
| 5.1 波长解调性能测试 |
| 5.1.1 波长解调精度 |
| 5.1.2 波长解调稳定性 |
| 5.1.3 波长解调线性度 |
| 5.2 波长解调频率测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 位移传感检测技术研究现状 |
| 1.3 FBG位移传感器 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 FBG位移传感器理论基础 |
| 2.1 光纤光栅传感技术 |
| 2.2 光纤光栅常用解调方法 |
| 2.3 光纤光栅位移传感原理 |
| 2.4 光纤光栅位移传感系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器设计 |
| 3.1 位移传感器设计目标 |
| 3.2 双曲线型柔性铰链结构放大原理 |
| 3.3 双曲线型柔性铰链结构设计 |
| 3.4 传感器零部件设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 FBG位移传感器总装和性能测试 |
| 4.1 位移传感器总装 |
| 4.2 传感器测试平台介绍 |
| 4.3 传感器温度补偿特性测试 |
| 4.4 传感器位移性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）光纤光栅传感复用扩容及波长检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 光纤光栅传感技术研究现状 |
| 1.2.2 大容量光纤光栅传感网络研究现状 |
| 1.2.3 光纤光栅波长检测技术研究现状 |
| 1.3 论文需要进一步探究的方面 |
| 1.4 论文主要研究内容和结构安排 |
| 第2章 光纤光栅传感网络的基本理论 |
| 2.1 光纤光栅传感原理 |
| 2.1.1 光纤光栅温度传感原理 |
| 2.1.2 光纤光栅应变传感原理 |
| 2.2 光纤光栅波长检测技术 |
| 2.2.1 光谱仪解调法 |
| 2.2.2 匹配光栅解调法 |
| 2.2.3 可调谐F-P滤波器解调法 |
| 2.2.4 色散解调法 |
| 2.2.5 成像光谱解调法 |
| 2.2.6 不同解调技术的性能比较 |
| 2.3 大容量光纤光栅传感网络的组网技术 |
| 2.3.1 光纤光栅波分复用传感网络 |
| 2.3.2 光纤光栅时分复用传感网络 |
| 2.3.3 光纤光栅空分复用传感网络 |
| 2.3.4 光纤光栅混合复用传感网络 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光纤光栅传感网络系统设计 |
| 3.1 光纤光栅传感网络解调系统的设计方案 |
| 3.1.1 解调系统设计方案 |
| 3.1.2 解调系统设计框图 |
| 3.2 光纤光栅传感系统的组成 |
| 3.2.1 ASE光源 |
| 3.2.2 光环形器 |
| 3.2.3 光电探测器 |
| 3.3 大容量光纤光栅混合复用网络中噪声信号的形成机制 |
| 3.3.1 波分+时分混合复用模型 |
| 3.3.2 光谱阴影效应 |
| 3.3.3 多次串扰噪声 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光纤光栅复用传感网络中去噪算法的研究 |
| 4.1 常用组网复用去噪算法 |
| 4.1.1 小波阈值算法 |
| 4.1.2 CEEMDAN+小波阈值降噪算法 |
| 4.2 CEEMDAN+小波包阈值去噪算法 |
| 4.2.1 CEEMDAN算法 |
| 4.2.2 小波包阈值去噪算法 |
| 4.2.3 CEEMDAN+小波包降噪算法的实现 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 大容量混合复用光纤光栅传感解调系统测试 |
| 5.1 CEEMDAN+小波包降噪算法实验结果分析 |
| 5.1.1 实验的对象 |
| 5.1.2 实验的过程 |
| 5.1.3 实验结果与分析 |
| 5.2 光纤光栅传感网络解调性能测试 |
| 5.2.1 光纤光栅波长-温度关系实验 |
| 5.2.2 光纤光栅解调系统精度分析 |
| 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 |
| 攻读硕士期间研究成果 |
（8）光纤光栅轨道应变传感器设计及特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要内容 |
| 第二章 光纤光栅传感器设置及温度补偿 |
| 2.1 光纤光栅传感器工作原理 |
| 2.1.1 光纤光栅传感原理 |
| 2.1.2 FBG应变传感特性 |
| 2.1.3 FBG温度传感特性 |
| 2.1.4 传感器应变传递规律 |
| 2.2 传感器安装方向和位置 |
| 2.2.1 钢轨受力分析 |
| 2.2.2 有限元法分析基本流程 |
| 2.2.3 钢轨有限元模型 |
| 2.2.4 钢轨应变状态有限元分析 |
| 2.2.5 传感器安装方向和位置分析 |
| 2.3 传感器布设方案 |
| 2.4 传感器温度补偿分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光纤光栅传感器结构设计及强度分析 |
| 3.1 传感器结构设计 |
| 3.1.1 机械夹紧装置设计 |
| 3.1.2 光纤光栅应变计选择 |
| 3.2 传感器强度分析 |
| 3.2.1 螺栓预紧力计算 |
| 3.2.2 螺栓强度理论分析 |
| 3.2.3 螺栓强度有限元分析 |
| 3.2.4 夹紧装置强度分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 光纤光栅传感器应变监测有限元模型 |
| 4.1 有限元模型建立原则 |
| 4.1.1 保证计算精度 |
| 4.1.2 控制模型规模 |
| 4.2 各部分有限元模型建立 |
| 4.2.1 钢轨模型 |
| 4.2.2 扣件与弹性垫层模型 |
| 4.2.3 轨枕模型 |
| 4.2.4 轮对模型 |
| 4.3 轨道应变监测有限元分析模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光纤光栅传感器轨道应变特性分析及实验测试 |
| 5.1 传感器轨道应变静态特性分析 |
| 5.1.1 传感器应变仿真分析方法 |
| 5.1.2 轴重对传感器应变影响分析 |
| 5.1.3 轮对位置对传感器应变影响分析 |
| 5.2 传感器轨道应变动态特性分析 |
| 5.2.1 动力学分析原理 |
| 5.2.2 轨道支承结构对传感器应变动态特性影响 |
| 5.2.3 传感器应变动态特性分析 |
| 5.3 实验测试 |
| 5.3.1 实验整体方案 |
| 5.3.2 实验测试结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）油气井下光纤温度压力传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤光栅温度压力传感技术研究现状 |
| 1.3 油气井下光纤传感技术研究现状 |
| 1.4 本课题研究内容和问题分析 |
| 第2章 光纤光栅传感原理及其制备技术 |
| 2.1 光纤光栅的传感原理及分类 |
| 2.1.1 光纤光栅的温度传感原理 |
| 2.1.2 光纤光栅的应变传感原理 |
| 2.1.3 光纤光栅的压力传感原理 |
| 2.1.4 交叉敏感问题及其解决方案 |
| 2.2 光纤光栅的制备 |
| 2.2.1 飞秒激光逐点法刻写光纤光栅 |
| 2.2.2 飞秒激光相位掩模法刻写光纤光栅 |
| 2.3 小结 |
| 第3章 油气井下温度压力传感系统整体设计方案 |
| 3.1 技术指标 |
| 3.2 封装技术的研究 |
| 3.2.1 基于弹性元件的封装技术 |
| 3.2.2 基于聚合物材料的封装技术 |
| 3.2.3 基于结构增敏型的封装技术 |
| 3.3 光纤光栅的制备及粘贴技术的研究 |
| 3.4 基于碳纤维块传感探头的设计 |
| 3.5 传感特性的研究 |
| 3.5.1 温度响应测试 |
| 3.5.2 压力响应测试 |
| 3.6 高温高压下传感特性的研究 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 基于碳纤维管的压力传感器的设计 |
| 4.1 传感系统的设计 |
| 4.2 有限元仿真和模拟 |
| 4.3 传感特性的研究 |
| 4.4 高温高压下传感特性的研究 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 总结 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于光纤光栅传感系统的解调与定位研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 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 论文主要研究内容和结构安排 |
| 第2章 光纤光栅传感系统解调原理 |
| 2.1 光纤光栅光谱特性 |
| 2.2 光纤光栅传感理论 |
| 2.2.1 光纤光栅应变传感原理 |
| 2.3 光纤光栅传感系统解调技术 |
| 2.3.1 光谱仪检测法 |
| 2.3.2 非平衡M-Z干涉解调法 |
| 2.3.3 匹配光栅解调法 |
| 2.3.4 边缘滤波解调法 |
| 2.3.5 CCD分光仪解调法 |
| 2.3.6 可调谐F-P滤波解调法 |
| 2.3.7 不同解调技术的性能比较 |
| 2.4 基于可调谐F-P滤波器传感系统解调方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 传感解调系统的噪声处理算法研究 |
| 3.1 噪声的引入 |
| 3.2 基于小波阈值函数的噪声处理算法 |
| 3.2.1 小波阈值去噪原理 |
| 3.2.2 小波阈值函数 |
| 3.2.3 选择合适的阈值 |
| 3.3 仿真实验与分析 |
| 3.3.1 信号模型 |
| 3.3.2 去噪效果的衡量标准 |
| 3.3.3 小波阈值去噪算法的结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 传感解调系统冲击载荷定位算法 |
| 4.1 RSSI定位算法 |
| 4.2 加权质心定位算法 |
| 4.3 光纤传感网络冲击载荷定位算法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 光纤传感网络定位监测系统测试验证 |
| 5.1 构建定位监测系统 |
| 5.2 系统包含的主要硬件设备 |
| 5.3 定位测试过程 |
| 5.4 定位结果与分析 |
| 5.5 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 |
四、光纤光栅传感器的应用（论文参考文献）
- [1]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)
- [2]快速可调谐激光光源的多点采样光纤光栅解调[D]. 石彤. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]基于光纤光栅的流量传感研究[D]. 杨凯庆. 西安石油大学, 2021
- [4]基于七芯光纤的干涉型传感器研究[D]. 宋小亚. 西安石油大学, 2021
- [5]高速多通道光纤光栅传感解调关键技术研究[D]. 夏旭承. 北京邮电大学, 2021(01)
- [6]双曲线型柔性铰链结构FBG位移传感器研究[D]. 张良鑫. 防灾科技学院, 2021(01)
- [7]光纤光栅传感复用扩容及波长检测技术研究[D]. 郑晓丹. 长春工业大学, 2021(08)
- [8]光纤光栅轨道应变传感器设计及特性分析[D]. 郭亚雄. 石家庄铁道大学, 2021
- [9]油气井下光纤温度压力传感器的研究[D]. 薛兆康. 吉林大学, 2021(01)
- [10]基于光纤光栅传感系统的解调与定位研究[D]. 刘鹏辉. 长春工业大学, 2021(08)