收藏本站
《南开大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究

杨亦飞  
【摘要】: 光纤光栅(fiber grating)作为一种新型的光无源器件,因其具有诸多独特的光学性质,使其在光通信和光传感领域有着非常广泛的应用前景。其中,光纤光栅在传感应用领域以其灵敏度高、动态范围大、长期可靠性好、抗外界干扰能力强、体积小、便于组成传感网络等特点,受到各国研究者的极大关注。尤其是近年来,有关光纤光栅的研究工作取得了很大突破。经过十几年的发展,目前应变、应力、压力、温度、位移、加速度等光纤光栅传感器已开始应用于桥梁、大坝、混凝土结构和钢结构建筑的施工检测,并在其运营的长期健康监测中得到了实际应用。此外,光纤光栅传感器在石化和电力的温度监测中也得到了实际应用。随着光纤光栅传感技术的不断发展与完善,光纤光栅传感器及其传感网络系统会获得更广泛的应用。 本论文的主要研究内容来源于国家科技部863计划课题资助项目、天津市重点科技攻关项目以及上海市科技项目,以解决布拉格光纤光栅传感技术在实际工程应用中的关键问题为研究重点,通过对光纤光栅传感理论和应用技术的研究,结合工程应用的具体要求对传感用布拉格光纤光栅的制作方法、工程化传感器研制、信号解调技术的开发进行了理论、实验和应用研究,取得了创新性研究成果。全文共分六章,主要内容包括: 第1章:比较系统地总结了光纤光栅技术原理、分类、应用以及发展状况和趋势,以布拉格光纤光栅为敏感基元,对其传感原理和传感理论的最新发展进行了分析和阐述。 第2章:系统阐述了光纤光栅三种理论分析方法:耦合模理论、传输矩阵法和傅氏变换法,对三种分析方法的内容和特点进行了较为全面的总结。对均匀光纤光栅、长周期光纤光栅、啁啾光纤光栅、Tapered光纤光栅、Morié光纤光栅、Blazed光纤光栅、相移光栅、超结构光栅等几种典型的光纤光栅的折射率分布特点、反射谱特性进行了模拟和分析。 第3章:结合光纤光栅制作基本方法,系统研究了达到产品化性能要求的布拉格光栅制作的关键技术:如光纤的预处理技术、波长控制技术、切趾技术等。采用关键技术,传感用光纤光栅波长的最大拉伸量达到10nm;自行开发出一种新颖的调谐机构,使光纤光栅波长调谐范围达到40 nm,该成果处于国际领先水平;使用自行开发的切
【学位授予单位】:南开大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP212.14

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 沈小燕;光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究[D];天津大学;2010年
2 吴薇;大容量光纤光栅传感解调系统的研究与应用[D];武汉理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 魏鹏;少模光纤光栅的制作及其传感特性研究[D];山东科技大学;2009年
2 张侠;多通道光纤光栅传感解调系统研究[D];武汉理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄山,赵华凤,俞涛,周开军,刘海涛;光纤光栅温度补偿桥式结构[J];半导体光电;2003年06期
2 张伟刚,董孝义;光纤光栅传感系统模型及其关联解调理论[J];光电子·激光;2003年09期
3 杨亦飞,张伟刚,刘波,韦占雄,殷昀虢,开桂云,董孝义;一种新颖的宽带可调光纤光栅滤波器[J];光电子·激光;2005年08期
4 高侃,蔡海文,陈高庭,方祖捷;一种改善长周期光纤光栅热稳定性的方法[J];光学学报;2002年09期
5 黄勇林,李杰,开桂云,杨翔鹏,刘志国,董孝义;光纤光栅的温度补偿[J];光学学报;2003年06期
6 张伟刚,开桂云,董孝义,刘艳格,王伟,刘志国;光纤光栅多点传感的理论与实验研究[J];光学学报;2004年03期
7 俞钢,何赛灵;一种新型的光纤光栅封装装置[J];光子学报;2004年03期
8 王目光,魏淮,简水生;复合型双周期光纤光栅的理论与实验研究[J];物理学报;2003年03期
9 乔学光,贾振安,傅海威,李明,周红;光纤光栅温度传感理论与实验[J];物理学报;2004年02期
10 董孝义,袁树忠,开桂云,刘志国,秦子雄,丁镭,冯德军,赵春柳,马宁,张颖,宁鼎;全光纤光子集成器件及系统[J];物理学进展;2001年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏世明,柴敬,李毅;岩梁小变形的光纤光栅检测方法研究[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
2 魏世明;柴敬;;相似模拟实验中光纤光栅传感检测研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
3 甘维兵;王立新;张翠;;基于调谐滤波的光纤光栅解调技术研究[J];半导体光电;2008年03期
4 林妹妹;王葵如;张锦龙;张琦;;基于保偏光纤环镜的光纤光栅传感解调[J];半导体光电;2009年06期
5 井浩宇;张宇;陈奇;门志伟;房文汇;里佐威;;光纤BRAGG光栅温度传感的机理分析[J];长春理工大学学报(自然科学版);2009年02期
6 王远生,杨冬晓,毕岗,方培沈,伊林;单个光纤布喇格光栅实现应变温度同时测量的研究[J];传感技术学报;2004年03期
7 邵军;刘君华;乔学光;贾振安;;利用BP神经网络提高光纤光栅压力传感器的选择性[J];传感技术学报;2007年07期
8 王宏亮;张晶;乔学光;王瑜;;一种耐高温光纤Bragg光栅温度传感器[J];传感技术学报;2008年06期
9 刘颖刚,乔学光,贾振安,傅海威;光纤光栅压力传感器及其温度效应研究[J];传感器技术;2004年11期
10 董兴法,班建民,黄勇林,张伟刚,开桂云,董孝义;一种新颖的纤栅式微振动传感器的温度补偿方法[J];传感器技术;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 周国鹏;袁慎芳;;光纤布拉格光栅(FBG)传感器温度、应变分离技术的研究[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王雪;双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 倪凯;光纤光栅制备及传感应用研究[D];浙江大学;2011年
3 王义平;新型长周期光纤光栅特性研究[D];重庆大学;2003年
4 张向东;光纤光栅传感技术及在油气井中的应用研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2004年
5 李向华;基于编入光纤传感器的三维编织复合材料性能研究[D];南京航空航天大学;2005年
6 孙伟民;基于荧光光纤光栅的应变与温度同时测试技术[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 黄勇林;WDM系统中光分插复用/解复用技术研究[D];南开大学;2003年
8 梁磊;光纤光栅智能材料与结构理论和应用研究[D];武汉理工大学;2005年
9 宋世德;长周期光纤光栅的特性及传感应用研究[D];大连理工大学;2006年
10 曹晔;光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究[D];南开大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡霁;基于匹配法的嵌入式光纤光栅温度传感系统[D];南昌航空大学;2010年
2 高超;双包层光纤微弯传感器及光纤光栅传感网络设计研究[D];山东科技大学;2010年
3 马茜;准分布式光纤布拉格光栅温度监测系统的研究[D];大连理工大学;2010年
4 孙静;基于DBR光纤激光器的光生毫米波技术研究[D];天津理工大学;2010年
5 雷飞鹏;双光纤光栅传感器的研究[D];北京交通大学;2010年
6 陈敏;温度自补偿式光纤Bragg光栅应变传感器[D];昆明理工大学;2010年
7 方考;长周期光纤光栅器件的特性分析[D];电子科技大学;2011年
8 吴方利;基于光纤光栅的岩土应变监测系统软件设计[D];山东大学;2011年
9 马明祥;超窄线宽光纤环形腔激光器跳模研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 赵静;光纤光栅温度特性研究[D];燕山大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴薇;戴亚文;;光纤布喇格光栅传感器的波长移位检测方法[J];半导体光电;2006年04期
2 甘维兵;王立新;张翠;;基于调谐滤波的光纤光栅解调技术研究[J];半导体光电;2008年03期
3 吴重庆;;基于SOA环形腔激光器的理论分析[J];北京交通大学学报;2008年06期
4 江绍基,曾斌,汪河洲,蔡志岗,李宝军;白光干涉型EFPI光纤应变传感器理论模型的研究[J];传感技术学报;2005年01期
5 李丽,林玉池,朱永涛,赵美蓉,黄银国;干涉解调技术在光纤光栅传感系统中的应用[J];传感技术学报;2005年03期
6 陈哲敏;陈军;舒睿俊;;Bragg光纤光栅传感器内不均匀应力分布的模拟和重构[J];传感技术学报;2006年06期
7 沈小燕;林玉池;付鲁华;王为;;LabVIEW实现光纤光栅传感解调[J];传感技术学报;2008年01期
8 李龙飞;丁永生;;基于机织结构的柔性应变传感器的设计与分析[J];传感技术学报;2008年07期
9 柏俊杰;王立新;冉昌艳;陈念军;;基于F-P滤波器的光纤光栅解调和标定[J];传感器与微系统;2006年03期
10 仲想生,尚学军;π型电阻应变式引伸计的理论分析[J];传感器世界;1998年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾宏志;光纤光栅传感器的理论和技术研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
2 施纯峥;基于宽谱光源的光纤布喇格光栅传感器解调技术的研究[D];清华大学;2004年
3 王桐;基于SOA的注入锁模光纤环激光器特性及应用研究[D];清华大学;2004年
4 孙丽;光纤光栅传感技术与工程应用研究[D];大连理工大学;2006年
5 刘波;光纤光栅传感系统的研究与实现[D];南开大学;2004年
6 董新永;光纤光栅调谐技术、应用及宽带可调谐掺铒光纤激光器研究[D];南开大学;2002年
7 高雪清;光纤光栅感温火灾探测方法的研究[D];武汉理工大学;2006年
8 张治国;光纤传感应用中若干关键技术及系统方案的研究[D];北京邮电大学;2007年
9 刘波;光纤光栅传感网络技术研究与应用[D];南开大学;2006年
10 李丽;光纤光栅位移传感系统关键技术的研究[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 周伟林;传感光纤光栅波长移位检测研究[D];国防科学技术大学;2003年
2 范典;编码式光纤布拉格光栅传感网络的研究与应用[D];武汉理工大学;2005年
3 杨文艳;基于SOA的主动锁模环形光纤激光器的研究[D];西南师范大学;2005年
4 王德兵;基于法布里—珀罗腔结构的光学可调谐滤波器研究[D];浙江大学;2006年
5 王军;光纤F-P及FBG传感器通用解调系统研究与设计[D];重庆大学;2006年
6 穆磊;基于红外CCD器件的光纤光栅解调系统的研究[D];武汉理工大学;2008年
7 林志航;分布式FBG传感系统及频谱相关解调技术研究[D];华中科技大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张侠;;光梳状滤波器在光纤光栅解调中的研究及应用[J];电子世界;2013年14期
2 王明波;惠小强;;光纤传感空分复用下多点温度与应力的监测显示[J];现代电子技术;2012年23期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 丁邦宙;基于光纤布拉格光栅的触发式三维测头研究[D];合肥工业大学;2011年
2 韩悦文;面向物联网应用的大容量光纤光栅传感网络的研究[D];武汉理工大学;2012年
3 王正方;桥隧工程安全监测的光纤光栅传感理论及关键技术研究[D];山东大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 余润;光纤光栅传感系统中基于FPGA的数据采集与解调控制方法研究[D];北京邮电大学;2011年
2 邹芳;分布式光纤Bragg光栅传感系统的研究[D];燕山大学;2011年
3 沈文杰;用于黏度检测的光纤布拉格光栅解调系统研究[D];天津大学;2012年
4 梁文彬;基于光纤光栅的船舶结构健康监测技术研究[D];天津大学;2012年
5 毕婕;大容量光纤光栅传感解调系统的研究[D];北京邮电大学;2012年
6 马磊明;光纤光栅传感的数据融合技术研究[D];天津理工大学;2012年
7 林干;大容量光纤光栅传感网络弱光信号检测技术的研究[D];武汉理工大学;2013年
8 郑锦仪;双质量飞轮动态特性试验方法研究[D];武汉理工大学;2013年
9 沈漫;基于可调谐FFP的光纤光栅波长解调系统的算法研究[D];武汉邮电科学研究院;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 秦子雄,杜卫冲,廖常俊,刘颂豪,余重秀;光纤光栅技术的进展及其色散补偿[J];半导体光电;1998年03期
2 钱颖,黄石峰,柏葆华,孙英志;光纤光栅封装技术[J];长春邮电学院学报;2000年02期
3 卓锋,王均宏,李唐军,赵玉成;用于分析双波长光纤光栅的矩阵运算法[J];光电子·激光;2001年04期
4 姜德生,何伟;光纤光栅传感器的应用概况[J];光电子·激光;2002年04期
5 于晋龙,马晓红,王林,杨恩泽,葛春风,杨秀峰,董孝义;主动锁模光纤激光器有理数谐波锁模与重复频率的分频现象[J];光电子·激光;1999年01期
6 蒋英,庞翠珠,陈根祥,简水生;光纤光栅Bragg波长随温度和应力的变化特性及其补偿[J];光通信研究;1999年01期
7 关柏鸥,刘志国,唐涛,葛春风,王江,董孝义;光纤光栅复用温度传感研究[J];光学学报;1999年09期
8 赵东晖,刘云启,董孝义,袁树忠;利用冷却法得到多波长输出的光纤环形激光器[J];光学学报;2000年02期
9 张颖,刘云启,刘志国,王江,赵东晖,开桂云,董孝义;波长扫描极值解调法实现光纤光栅应变和温度传感的测量[J];光子学报;1999年11期
10 孔梅,石邦任;光纤光栅温度与轴向应变响应机制分析[J];光子学报;2001年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苑立波;光纤光栅原理与应用(Ⅱ)──光纤光栅制作方法[J];光通信技术;1998年04期
2 卓锋,王均宏,李唐军,赵玉成;用于分析双波长光纤光栅的矩阵运算法[J];光电子.激光;2001年04期
3 王目光,魏淮,简水生;复合型双周期光纤光栅的理论与实验研究[J];物理学报;2003年03期
4 杨亦飞,刘波,张伟刚,韦占雄,殷昀虢,开桂云,董孝义;工程化光纤光栅应变传感器的制作及其应用[J];仪表技术与传感器;2005年04期
5 ;光纤光栅前景光明[J];激光与光电子学进展;1995年02期
6 舒学文,黄德修;光纤光栅研究的最新进展[J];激光与红外;1997年02期
7 李智红,盛秋琴,董孝义;长周期光纤光栅的原理与应用[J];光通信技术;1998年02期
8 张劲松,陈根祥,黄力群,赵玉成,魏道平,简水生;光纤光栅在光通信中的应用[J];光通信研究;1998年03期
9 丁浩,赵浩,张位在,陈高庭,方祖捷,李沈平,陈锦泰;内置光纤光栅的主动锁模光纤环形激光器输出光脉冲波长的电切换[J];中国激光;1998年05期
10 郭威,刘凯,黄永清,陈雪,任晓敏;光纤光栅布喇格波长调谐特性的研究[J];光通信技术;1999年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张铭;杨德兴;;一种光纤光栅式飞机驾驶杆力传感器[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
2 关致和;周宏山;邵海涛;赵先龙;阮锐;;光纤光栅在海洋测绘中应用研究[A];2000年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2000年
3 黄锐;蔡海文;方祖捷;陈高庭;;调节光纤光栅参数的一种新方法[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
4 徐明政;孙延辉;;石油工业光纤光栅传感技术的研究与应用[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
5 闻传花;李玉权;;星间激光通信中光纤光栅的应用研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
6 倪明;杨华勇;李智忠;胡永明;;光纤光栅水听器[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
7 刘立;陈伟民;章鹏;吴俊;刘浩;;基于光纤光栅的缆索锚固区索力测量传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 周智;欧进萍;;FBG智能传感器及其在土木工程中的应用研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
9 陈金明;汤立群;;光纤光栅频谱和曝光特性研究[A];复合材料力学的现代进展与工程应用——全国复合材料力学研讨会论文集[C];2007年
10 牛永昌;饶云江;胡爱姿;陈爱军;高庆;马任飞;;长周期光纤光栅带宽分析[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨凤鸣;神奇的光纤光栅[N];中国电力报;2004年
2 山东 李保军;浅谈光纤光栅传感器[N];电子报;2005年
3 本报记者 宋剑峰;光通信:强势引领中国信息产业[N];中国高新技术产业导报;2001年
4 中国光学光电子行业协会 陈苗海;以“光速”发展的光通信元器件[N];中国电子报;2001年
5 欢静;光纤传感技术让地灾监测更精准[N];中国矿业报;2010年
6 ;绿色生态科技城 掘起天津高新区[N];中国高新技术产业导报;2004年
7 黑龙江省电信技术支援中心 林秋菊 王洪国;密集波分复用关键技术[N];人民邮电;2001年
8 记者 孙兆光 通讯员 武英俊;第五代管道预警技术成功试用[N];中国石油报;2008年
9 记者 陆梅阳 周少华 市报道组 叶胜荣 刘学文;富阳全力建设“浙江光谷”[N];浙江日报;2001年
10 吴映红;光纤传感器发展动向[N];中国电子报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张锦龙;基于光纤光栅的传感和解调技术研究[D];北京邮电大学;2009年
2 沈小燕;光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究[D];天津大学;2010年
3 沈永良;基于旋光色散效应的光纤光栅传感解调方法研究[D];黑龙江大学;2012年
4 王月明;光纤光栅传感产业化技术研究及应用[D];武汉理工大学;2009年
5 倪娟;光纤光栅在微波光子学中的应用[D];浙江大学;2011年
6 颜玢玢;特殊结构光纤光栅理论与应用技术[D];北京邮电大学;2010年
7 倪凯;光纤光栅制备及传感应用研究[D];浙江大学;2011年
8 刘伟升;光纤光栅传感与光纤光栅激光器的应用研究[D];浙江大学;2011年
9 赵强;基于光纤光栅的海洋温盐深探测技术研究[D];长春理工大学;2013年
10 高少锐;基于光纤光栅的新型传感技术和高温器件研究[D];浙江大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周勇;光纤光栅城轨计轴技术[D];武汉理工大学;2010年
2 程立伟;磁光光纤光栅的偏振相关特性研究[D];电子科技大学;2010年
3 李崇真;磁光光纤光栅的双折射特性与磁可调性研究[D];电子科技大学;2011年
4 魏文星;基于ARM的嵌入式光纤光栅振动检测系统[D];山东大学;2010年
5 程洁琳;基于变迹光纤光栅的慢光孤子特性理论研究[D];北京邮电大学;2011年
6 姜旭;基于LabVIEW的电力测温软件系统的设计与实施[D];北京邮电大学;2010年
7 赵玲君;光纤光栅传感器交叉敏感问题的研究[D];江南大学;2011年
8 万贤杰;基于可调谐光源的光纤光栅温度监测系统在电网上的应用[D];中国科学技术大学;2011年
9 张丽莹;基于光纤光栅的加速度传感技术[D];黑龙江大学;2010年
10 陈琳;基于光纤光栅的旋转叶片变形监测方法与系统研究[D];武汉理工大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026