收藏本站
《华中科技大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

强度调制型光纤传感器建模分析与设计实现

朱珊莹  
【摘要】:光纤传感器与传统传感器相比具有结构简单、设计灵活、抗电磁干扰、耐恶劣环境等优点,且能实现高精度、高稳定性以及高灵敏度测量。强度调制型光纤传感器是外界信号引起光纤中光的强度的变化,通过检测输出光强的变化来实现测量的。本文是以近红外光谱吸收理论为基础,建立强度调制型光纤传感器的理论模型,并对光强补偿、反射探头、微弱信号处理等进行了深入的研究和设计实现,在此基础上,完成了传感器整机研制和实验研究。 首先,全面研究了光谱吸收的理论基础和测量方法,对不同形态的物体(气体、液体、固体)的测量原理和方法进行了研究和分类,建立了透射原理和漫反射原理检测的两种理论模型。透射原理是在朗伯-比尔定律的基础上,建立了基于窄带光源的差分型谐波检测数学模型,模型显示气体浓度与一次谐波分量、二次谐波分量都是成线性关系的。漫反射检测原理是针对固体和不透明液体的测量,建立在K-M定律的基础上,由数学模型知,待测物体浓度和输出没有可描述的线性函数关系,所以引入人工神经网络,建立漫反射原理的神经网络检测模型。 根据上述理论分析和建模,设计开发了强度调制型光纤传感系统。在传感器光路设计系统中,为了提高传感器的精度和稳定性,在分析了影响传感器性能的各种因素和典型光强补偿方法的基础上,提出了神经网络光强补偿方法和一种组合式光纤束的探头设计方法,并进行了探头的理论建模和仿真分析,给出了基于探头理论模型的优化设计方法。 微弱光电信号检测系统是传感器不可缺少的组成部分,本文根据光电信号检测原理,完成前置放大电路和微弱信号处理电路的设计实现。由相关检测原理和光纤传感器的信号特点,完成微弱信号检测的模拟处理系统和数字处理系统,通过分析验证数字检测系统比模拟检测系统具有更高的可靠性、稳定性以及灵活性。 最后,搭建透射原理检测和漫反射原理检测的实验平台。通过对一氧化碳浓度的检测来验证差分型谐波检测的数学模型,实验结果表明,一次谐波分量基本与浓度成线性关系,二次谐波分量相差不大,几乎成一条直线。漫反射原理检测纸张中的水分含量,实验结果表明,浓度与输出不成线性关系,但利用神经网络做非线性校正,达到了良好的检测效果。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP212.14

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王建;基于LED光纤电流传感器的污秽泄漏电流在线监测的研究[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 朱建中,薛静琪,俞国林,史智华;非接触式微位移光纤传感器[J];传感技术学报;1990年02期
2 吕海宝,冯勤群,周卫红,曹聚亮,徐涛,陈智锋;激光偏振方向和强度变化对分光光强的影响[J];光学技术;1999年05期
3 吕海宝,邹定海,漆新民,邾继贵;激光偏振特性对光纤传感强度补偿的影响探因[J];光学仪器;1994年01期
4 吕海宝,冯勤群,周卫红,罗武胜,杨华勇;强度型光纤传感检测中的强度补偿技术[J];激光技术;1999年02期
5 袁洪福,陆婉珍;近红外光谱分析技术正在快速进入石油化工领域[J];石油炼制与化工;1998年09期
6 严衍禄;张录达;高文淑;;付里叶变换近红外漫反射光谱分析在农业和生物学中的应用[J];现代科学仪器;1992年01期
7 戎华北;光纤传感器的现状和应用[J];厦门科技;2005年04期
8 朱珊莹;陈幼平;张冈;撒继铭;;光谱吸收型光纤一氧化碳传感器[J];仪表技术与传感器;2010年09期
9 李亚非;一种反射式光纤传感器的研究[J];仪器仪表学报;2005年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王丽杰;快速检测牛奶成分的近红外光谱测量方法及系统研究[D];哈尔滨理工大学;2006年
2 撒继铭;光纤CO气体传感器的理论建模及设计实现[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵奕阳;光纤传感式红外水分测量方法的研究[D];华东师范大学;2006年
2 汤知;基于光纤传感器的红外纸张水分仪[D];华东师范大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王洪,傅志红,彭玉成;聚合物合成及成型过程研究的近红外光谱技术[J];工程塑料应用;2002年10期
2 王岩,纪雷,王英杰,刘心同,牛增元,杜恒清;塑料树脂红外标准光谱库的创建与应用[J];工程塑料应用;2005年09期
3 王国建;郭建龙;屈泽华;;碳纳米管的氨基化对环氧树脂力学性能的影响[J];工程塑料应用;2006年12期
4 王国建;鲍磊;程思;刘琳;;尼龙66/碳纳米管复合材料分散性与结晶性能的研究[J];工程塑料应用;2007年10期
5 张鑫;;光纤布拉格光栅在火灾监测中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年04期
6 曹健;新型防爆光纤液位检测系统的研制[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年03期
7 傅中;周运友;;聚乙烯酮偶氮颜料的合成与性能研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2007年04期
8 李学文;金兰淑;李涛;李鑫;林国林;;近红外无损检测技术在棕壤速效磷分析中的应用[J];安徽农学通报;2006年05期
9 张琪琪;万映秀;曹文昕;李炎;张平治;;小麦高代品系品质性状的近红外光谱分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年11期
10 黄晓荣,汪建来,赵竹,赵斌,吴新杰,黄诚;油菜样品前处理方法对近红外品质分析结果的影响[J];安徽农业科学;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯羽;马凤山;魏爱华;赵海军;郭捷;;灰色系统与神经网络组合模型在地下水水位预测中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 李琨;王晓东;刘会景;张云生;苗琦;;瓦斯“冒大数”及其神经网络滤波器的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 张威;白雁;王星;;近红外漫反射技术在快速测定连翘提取物中连翘苷含量的应用[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
4 刘长武;吴鑫;陈泽辉;;基于光纤微弯传感的三维物理模型应力测量技术[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
5 尚中锋;张青云;陈海永;王书潜;张永怀;;基于车载激光甲烷泄漏检测系统[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
6 魏静;朱欣华;褚鸿杰;苏岩;;热流微机械陀螺仪检测电路[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
7 雷平顺;薛力芳;何军;曾华林;付跃刚;周燕;;ZEMAX在多模光纤准直器设计中的应用[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 刘洁;李小昱;王为;李培武;肖武;张军;周竹;;基于近红外光谱的板栗蛋白质检测方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
9 朱奎义;;车载式钢轨断面动态测量装置[A];发展重载运输技术适应经济社会建设——铁路重载运输货车暨工务学术研讨会论文集(工务部分)[C];2011年
10 何永膑;李勇欢;朱益民;Roy Fawcett;;基于粗饲料NIR分析体系的Biopara-Milk简介[A];中国奶业协会年会论文集2009(上册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏成志;瞄准具传光能力评价及测试方法的研究[D];长春理工大学;2010年
2 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张勇;布里渊光纤陀螺有源腔关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 吕文磊;压差式光纤矢量水听器基元与测试技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 罗清林;抗强振动干扰数字涡街流量计信号处理方法研究与低功耗实现[D];合肥工业大学;2010年
10 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭学文;双层钢管瞬变电磁检测技术研究[D];南昌航空大学;2010年
2 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
3 王永;消防单兵综合信息采集系统研究[D];山东科技大学;2010年
4 徐国栋;智能压力变送器的研究[D];山东科技大学;2010年
5 丁雷;白鼠脑电信号远控采集处理系统的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
6 王铁柱;基于硅基波导声光移频器理论与技术的研究[D];长春理工大学;2010年
7 钮庆良;时间分辨光谱技术在免疫分析中的应用[D];长春理工大学;2010年
8 李昌垒;抗熔滴涤纶纤维的研究[D];浙江理工大学;2009年
9 葛松林;基于CAN总线的纺织小张力智能传感器的研究[D];浙江理工大学;2010年
10 江达秀;基于HMAX模型的人脸表情识别研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 付文羽;硅光电二极管的线性度及信噪比分析[J];半导体光电;2003年04期
2 邓向阳;李泽仁;彭其先;刘俊;王桂吉;唐晓松;;测量脉冲大电流的双光路光学电流传感器技术[J];爆炸与冲击;2007年01期
3 李毛和,张美敦;用于海洋测量的化学和生物光纤传感器[J];传感技术学报;2000年01期
4 张景超;一种新型的高压光纤电流传感器的研究[J];传感技术学报;2001年04期
5 刘京诚;任小宇;陈晓强;姚小芳;;光纤F-P电流传感器[J];传感器与微系统;2009年09期
6 陈安健;光纤传感器及其应用[J];传感器世界;1999年11期
7 孙兵;张丽;吴礼章;;全光型大电流光纤电流传感器[J];传感器世界;2008年02期
8 聂一雄,尹项根;绝缘子在线检测方法的探讨[J];电瓷避雷器;2000年02期
9 肖立,姚陈果,孙才新,陈攀;USB接口便携式绝缘子泄漏电流检测系统[J];电瓷避雷器;2005年02期
10 杨万开,田壁元;污秽绝缘子泄漏电流光纤传感器的设计[J];电工电能新技术;1994年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 撒继铭;光纤CO气体传感器的理论建模及设计实现[D];华中科技大学;2007年
2 常天英;基于布里渊散射的分布式光纤传感系统研究[D];山东大学;2009年
3 李璟延;污秽绝缘子泄漏电流特性与污秽预警方法研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 陈攀;基于无线分组的输电线路绝缘子泄漏电流在线监测系统研究[D];重庆大学;2006年
2 刘立明;发光二极管及半导体激光器特性参数测试研究[D];浙江大学;2007年
3 杨杰;两种双光束干涉型光纤传感器的研究[D];山东大学;2008年
4 孙敦艳;光纤电流传感器研究[D];南京理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 齐小明,杜晓林,张录达;回归系数迭代改进法在近红外光谱定量分析中应用的研究[J];北京农学院学报;2000年03期
2 杨华勇,吕海宝,徐涛;反射式强度型光纤传感器的研究[J];传感技术学报;2001年04期
3 许卫春,徐可欣,贺忠海;光电测试系统的性能分析[J];传感技术学报;2004年04期
4 李艳萍,张丽红,伦翠芬,侯桂凤,刘士光;反射式强度调制型光纤压力传感器的研究[J];传感技术学报;2005年01期
5 廖延彪,黎敏;光纤传感器的今日与发展[J];传感器世界;2004年02期
6 李瑛,杨集,冯士维;光纤气体传感器研究进展[J];传感器世界;2005年01期
7 荆文清,罗晓红;原料奶质量控制及按质计价[J];草食家畜;2001年02期
8 孙晶华,林家齐,苑立波;光纤输出光束的光强分布[J];哈尔滨电工学院学报;1996年04期
9 马旭,丁永生,朱益民,张少君,公维民;红外光谱分析技术的应用[J];大连海事大学学报;2003年01期
10 陈志华 ,赵淳生;移相器的一种简单实现方法[J];电子工程师;2002年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 撒继铭;光纤CO气体传感器的理论建模及设计实现[D];华中科技大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 耿晓明;;基于MSP430数据传输水位监测仪的设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年04期
2 邱烨;马栋;罗维;葛亦斌;;基于8255A和ADC0809压力控制系统的设计实现[J];硅谷;2009年20期
3 李家星;;传感器数据并行实时采集监控系统的设计[J];微计算机信息;2010年13期
4 唐少琦,窦征,许加元,顾延群,张畔,楚路艳;一个微机化的信号处理器[J];微计算机应用;1985年01期
5 古启伦;;扩散硅力敏器件[J];汕头大学学报(自然科学版);1987年01期
6 谢俊祥;;新型反射脉冲血氧定量计传感器的设计和估价[J];国际生物医学工程杂志;1989年02期
7 金锋;姬文越;;对光纤PZT相位调制器的研究[J];光通信技术;1989年01期
8 朱兆宗;;智能机器人 第六讲 机器人传感器[J];机械与电子;1989年05期
9 刘九卿;;工业与商业电子衡器[J];强度与环境;1989年06期
10 余珏;鲁勇军;黄诒焯;;传输线法在体组织的介电性能测量[J];国际生物医学工程杂志;1991年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 岳瑞峰;刘理天;李志坚;;集成MOS力敏运放压力传感器的设计与研究[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年
2 鞠益兰;程金松;;结构光式激光视觉传感器的焊缝跟踪系统[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年
3 李振波;徐丹辉;张春晓;申安安;孙克;;在线式SF_6微水含量传感器[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
4 高剑琳;;基于工业以太网的差压流量计的研究与开发[A];中国仪器仪表学会2008学术年会第二届智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集[C];2008年
5 丁勇;施斌;吴智深;;岩土工程监测中的光纤传感器[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
6 徐多;谷笳华;吴松;;用于瞬态热流测量的薄膜热电偶的研制与应用[A];第十三届全国激波与激波管学术会议论文集[C];2008年
7 成文萍;吴锁柱;张彦;董川;;模式滤光光纤甲醛传感器的研究[A];中国化学会第十五届全国有机分析及生物分析学术研讨会论文集[C];2009年
8 韦炜;陈名松;张婧;;水下无线传感器网络MAC层协议分析[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(中)[C];2009年
9 赵敏志;李钢;张仁斌;;图像融合技术现状[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
10 李显宝;何鹏;;基于DS18B20的分布式温度探测节点[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 乐天编译;编织一张更好的Web[N];计算机世界;2007年
2 Silvio Lauckner;只需少量元件的USB温度传感器[N];电子资讯时报;2008年
3 本报记者 刘锋;水乡深处的发明专业户[N];科技日报;2009年
4 于寅虎;我国传感器未来命系产业化[N];中国电子报;2004年
5 记者  毛黎;美计划试验新的海啸预警系统[N];科技日报;2006年
6 潘金宽;战场地面传感器的发展趋势[N];战士报;2010年
7 梁燕蕙 DigiTimes;美光推出800万像素产品[N];电子资讯时报;2006年
8 周童;注重实时取景的数码单反[N];计算机世界;2008年
9 范渝民;帮你了解全画幅[N];中国消费者报;2009年
10 成都 胥绍禹 摘译;移动人体传感器[N];电子报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱珊莹;强度调制型光纤传感器建模分析与设计实现[D];华中科技大学;2011年
2 孟子晖;分子烙印技术在有机磷毒剂及其水解产物分析中的应用[D];中国人民解放军军事医学科学院;2000年
3 卢丽敏;基于新型纳米复合材料电化学生物传感器的构建及其分析应用[D];湖南大学;2011年
4 王煜;用于阳离子识别的磷光传感体系及非除氧室温磷光研究[D];山西大学;2005年
5 信思金;基于光纤光栅和小波包分析的智能材料与结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2005年
6 张鹏;基于卡尔曼滤波的航空发动机故障诊断技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
7 余金华;电阻层析成像技术应用研究[D];浙江大学;2005年
8 史丽萍;多次压电效应探析及在传感执行器上的应用基础研究[D];大连理工大学;2006年
9 姜卫粉;一种碳纳米管/硅巢状阵列的制备与场发射、湿敏性能研究[D];郑州大学;2007年
10 许晓慧;基于PZT厚膜的MEMS微变形镜[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱玲;噁二唑和萘基团荧光化学传感器的合成及性质表征[D];吉林大学;2011年
2 翟羽佳;传感器接口标准化的设计与实现[D];中国科学技术大学;2011年
3 谢宁宁;平面电容式无损探测传感器的研究[D];西南交通大学;2012年
4 范晓玉;荧光适体传感器在金属离子和生物小分子检测中的应用研究[D];湖南师范大学;2012年
5 钱孝清;双检测电流型适体传感器的研究[D];西南大学;2011年
6 张超;飞机燃油油量测量系统中光纤传感器的研制[D];沈阳航空航天大学;2012年
7 郑大腾;非接触式超声波液压压力检测方法的研究[D];西安科技大学;2005年
8 胡博;推土机铲刀升降自动控制系统研究[D];长安大学;2006年
9 姜玲玲;氧化硅纳米光纤的制备及应用[D];浙江工业大学;2006年
10 庄建;新型无线火灾探测器的研制[D];哈尔滨工业大学;2006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