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《华中科技大学》 2008年
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分布式光纤传感与信息处理技术的研究及应用

孙琪真  
【摘要】: 光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光纤通信技术的发展而迅速发展起来的,以光波为载体,光纤为媒介,感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。分布式光纤传感技术可以在整个光纤长度上对沿光纤分布的环境参量进行连续测量,同时获得被测量的空间分布状态,在民用和军事上具备广泛的应用前景,因此成为目前国内外研究的热点。 本论文从长距离、高精度、多信道及信号解调简单等研究角度,针对全分布式、准分布式光纤传感和信息处理技术进行了深入的理论和实验研究,并探讨其应用价值。主要研究成果如下: (1)提出全分布式长程马赫-泽德干涉(MZI)及直流光环路定位两项创新技术,研究直线型和环型结构的两种新型MZI分布式光纤振动传感器,分别适合于长距离管线监测和周界监测,并实现了多点振动的高精度检测和准确定位。 (2)提出一种环路反馈型非平衡MZI传感技术。通过无源或有源光纤反馈环路,在MZI中引入多光束干涉。相比传统MZI,其相位检测灵敏度提高2~3个数量级。 (3)提出一种连续内刻高密度全同弱布拉格反射周期结构的新型传感光纤以及一种基于时间域和频率(波长)域二维空间数据分析的“光波长时域反射”的创新技术,可同步实现精密传感与准确定位,并由此构建大容量、长距离、精密测量、准确定位的准分布式光纤传感系统。 (4)提出一种多信道的温度异常报警传感技术。利用多波长啁啾取样光栅的多信道波长反射特性,每个信道波长对应一个温度监测点,通过波长比对检测,结合时分复用技术实现超温报警与定位位置。这种传感器不需要波长解调,不同位置温度报警阈值可灵活设计,响应速率较高,非常适合于火灾探测报警。 (5)提出一种基于线性啁啾光栅(LCFBG)的光波时延调制型光纤传感创新技术。利用LCFBG的线性群延时谱,通过测量单色脉冲光波经过光栅后引起的光时延变化确定待测参量大小。其优点是结构简单,在时域解调信号,从而省去波长解调器。这种传感器单元在准分布式传感中有很好的应用价值。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP212.14

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 罗云月;孙志峰;张文权;;电力电缆光纤传感监测系统多波长光源设计[J];电力系统保护与控制;2011年17期
2 刘志强;王旭;;非平衡马赫泽德尔干涉仪传输特性及其优化[J];河南科学;2013年02期
3 刘利;;光纤光栅周界入侵报警系统在石油罐区周界安防中的应用[J];石油化工安全环保技术;2012年06期
4 淦邦;;基于光纤光栅的智能化周界入侵预警系统研究[J];安全、健康和环境;2013年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曹锋;新一代周界防入侵软件系统研究及其应用[D];华中科技大学;2010年
2 孙志峰;分布式光纤振动传感网络周界防入侵系统[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王建;分布式光纤振动传感系统设计[D];华中科技大学;2011年
2 梁前亮;地震监测中的光纤加速度传感器研究[D];华中科技大学;2011年
3 陈玉;基于保偏光纤拍长测量的分布式传感技术研究[D];电子科技大学;2013年
4 张淑芳;光纤光栅传感器解调技术研究[D];河南大学;2013年
5 杜婷婷;基于Mach-Zehnder分布式光纤传感器的定位技术研究[D];南昌航空大学;2013年
6 任广;干涉型分布式光纤周界及其定位技术研究[D];武汉邮电科学研究院;2014年
7 王博;分布式光纤周界安防系统定位和模式识别研究[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 孙尧;贾波;张天照;;基于反馈环全光纤干涉的定位系统[J];传感器与微系统;2006年01期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 赵润年;;保偏光纤偏振主轴准直方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2010年06期
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6 岳洪伟;金迎迎;;基于GPRS的蔬菜大棚虚拟监控系统设计[J];安徽农业科学;2009年05期
7 岳洪伟;金迎迎;;基于GPS/GPRS的野外虚拟数据采集仪[J];安徽农业科学;2009年09期
8 王志强;陈平;;基于GPRS技术的粮库温湿度监测系统设计[J];安徽农业科学;2010年14期
9 王志强;陈平;;基于虚拟仪器的粮食水分在线检测系统设计[J];安徽农业科学;2010年30期
10 张立辉;李君兴;王刚;;基于虚拟仪器的温室环境无线监控系统研究[J];安徽农业科学;2010年32期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 任述科;郭建中;张晗;王爱玲;;基于虚拟仪器的超声C扫描检测成像系统的设计[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
2 朱殷;徐熙平;;基于LabVIEW的色视觉定量测试研究[A];第一届全国虚拟仪器设计大赛论文集[C];2011年
3 张重雄;和珊;王磊;;基于虚拟仪器的太阳能电池板自动跟踪系统[A];第一届全国虚拟仪器设计大赛论文集[C];2011年
4 吕鑫;蒋卓勤;李迎春;;偏振态的高速实时测量方法的研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 缪凯;刘波;林炜;郭澎;王炜男;;光纤干涉仪消光比特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 李相;陈胜平;司磊;;W型光子晶体光纤模型概述与滤波特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 陈伟力;王霞;金伟其;;基于偏振双向分布反射函数的红外偏振特性分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 李倩;高伟;奔粤阳;孙枫;;Ixsea公司光纤陀螺捷联惯性装置性能分析与试验研究[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
9 姚蘅;王涛;范伟;彭光正;;带有高速开关阀的先导式电/气比例阀仿真分析[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
10 王佳;林汝梁;范哲意;周治国;刘志文;;基于Windows CE平台LabVIEW嵌入式应用程序开发[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 孙晶华;提高水下激光成像衬度的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 马丽珍;自由空间量子通信中偏振光子传输和操控的理论与模拟研究[D];中国海洋大学;2010年
6 曹锋;新一代周界防入侵软件系统研究及其应用[D];华中科技大学;2010年
7 黄翀;航空场景模拟器的设计与研究[D];华中科技大学;2011年
8 吴建荣;空间量子密钥分配中的偏振劣化及系统改进设计[D];中国科学技术大学;2011年
9 祝玉泉;调谐激光吸收光谱技术在典型灾害气体检测中应用研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 黄庆捷;Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺材料制备与激光性能研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苗晋玲;基于ARM的三自由度直升机嵌入式控制系统设计[D];南昌航空大学;2010年
2 周谦;工业机器人离线编程及其在光纤激光加工平台中的应用[D];山东科技大学;2010年
3 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
4 于石松;提高红外探测器探测率的理论分析[D];长春理工大学;2010年
5 刘志艳;线阵CCD的读出系统研究[D];郑州大学;2010年
6 贾林涛;折射率调制光纤气体传感系统设计与研究[D];郑州大学;2010年
7 罗小军;基于VFC的电子式电流互感器的设计[D];山东农业大学;2010年
8 韩书新;光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 王刚;光纤电流传感器性能分析与研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 阳光辉;多普勒全光纤速度传感器的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛妍;户外周界防护系统综述[J];中国安防产品信息;2004年05期
2 李尚俊,刘永智;分布式光纤应力、应变传感技术[J];半导体光电;1999年06期
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4 徐春娇;杨远洪;段玮倩;杨巍;;基于Sagnac干涉仪的保偏光纤拍长测试技术[J];北京航空航天大学学报;2010年06期
5 肖冰;;马赫-泽德光纤干涉仪的类别、特性及应用[J];长春大学学报;2005年06期
6 饶云江;吴敏;冉曾令;喻瑜;;基于准分布式FBG传感器的光纤入侵报警系统[J];传感技术学报;2007年05期
7 胡志新,张桂莲,何巨,张陵,周进雄;利用分布式光纤传感技术检测天然气管道泄漏[J];传感器技术;2003年10期
8 孙尧;贾波;张天照;;基于反馈环全光纤干涉的定位系统[J];传感器与微系统;2006年01期
9 穆立波;吴悦峰;姚剑;;分布式光纤震动传感系统的多点定位问题研究[J];传感器与微系统;2010年06期
10 黄民双,陈伟民,黄尚廉;光纤中光散射及在分布式传感技术中的应用[J];传感器技术;1995年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许海燕;分布式光纤振动传感器及其定位技术研究[D];复旦大学;2011年
2 范典;基于光纤环衰荡方法的分布式气体监测系统研究[D];武汉理工大学;2011年
3 夏光群;法布里—珀罗滤波器和光纤光栅滤波器[D];四川大学;2002年
4 甘小勇;高速铌酸锂波导电光调制器关键技术研究[D];电子科技大学;2004年
5 曾楠;光纤加速度传感器若干关键技术研究[D];清华大学;2005年
6 袁军国;分布式马赫—泽德干涉仪的原理与应用研究[D];华中科技大学;2006年
7 刘晓旻;高精度光杠杆式微加速度计的研究[D];浙江大学;2007年
8 王立;基于分布式光纤传感的智能环境感知技术研究[D];南开大学;2008年
9 张卫华;倾斜光纤光栅传感解调技术与网络的基础研究[D];南开大学;2009年
10 孙志峰;分布式光纤振动传感网络周界防入侵系统[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 孟展;光纤光栅传感器测量技术的研究[D];河南大学;2011年
2 高卓;基于相移光纤布拉格光栅全光时间积分器的设计和分析[D];吉林大学;2011年
3 叶壮;光纤光栅的金属化封装及温度解调系统设计[D];山东大学;2011年
4 毛栋;全固态保偏光子晶体光纤及其功能器件[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 郑轶;Brillouin散射型分布式光纤传感系统的高速数字BOXCAR技术的研究[D];浙江大学;2003年
6 赵恩国;光纤Bragg光栅流体压力传感技术的研究[D];西安理工大学;2003年
7 陈爽;面向灵巧蒙皮的微型压力传感器的设计与分析[D];西北工业大学;2004年
8 黄伟荣;光纤法布里—珀罗腔液位传感器研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2004年
9 刘晓溅;基于OTDR的分布式光纤裂缝传感器特性研究[D];大连理工大学;2005年
10 戴加东;基坑工程中地基土m值的反演及光纤技术研究[D];南京工业大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 刘利;;光纤光栅周界入侵报警系统在石油罐区周界安防中的应用[J];石油化工安全环保技术;2012年06期
2 司辉;李香文;董晓琪;渠忠强;王伟;;振动光纤技术在天然气站场周界安防中的应用[J];天然气工业;2013年10期
3 淦邦;;基于光纤光栅的智能化周界入侵预警系统研究[J];安全、健康和环境;2013年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曹锋;新一代周界防入侵软件系统研究及其应用[D];华中科技大学;2010年
2 张翠;基于光纤布喇格光栅智能周界安防方法及关键技术研究[D];武汉理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王婕;基于DSP的神经网络在光纤入侵探测系统中的研究和应用[D];杭州电子科技大学;2012年
2 帅率;便携光纤振动传感系统关键技术研究与实现[D];华中科技大学;2013年
3 陈希超;干涉型光纤传感器信息处理系统的研究与设计[D];杭州电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 万生鹏,何赛灵;基于布里渊散射的光纤传感系统性能分析[J];传感技术学报;2004年02期
2 耿军平,许家栋,郭陈江,韦高;全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[J];传感器技术;2001年02期
3 黄民双,陈伟民,黄尚廉;光纤中光散射及在分布式传感技术中的应用[J];传感器技术;1995年02期
4 耿军平,许家栋,韦高,郭陈江,李焱;基于布里渊散射的分布式光纤传感器的进展[J];测试技术学报;2002年02期
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6 常胜,李伟良;分布式光纤温度传感检测技术及其应用[J];广东电力;2002年04期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 严晓龙;赵庆平;;浅谈分布式光纤火灾报警系统及其应用[J];消防科学与技术;2006年06期
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8 张利勋;廖云;代志勇;欧中华;刘永智;彭增寿;王大文;;分布式光纤喇曼温度传感器的区域标定法[J];光电子.激光;2006年06期
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10 曲志刚;封皓;靳世久;曾周末;周琰;;基于支持向量机的油气管道安全监测信号识别方法[J];天津大学学报;2009年05期
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1 张在宣;王剑锋;郭宁;余向东;吴孝彪;冯海琪;InsooS.KIM;Yohee KIM;;分布式光纤拉曼温度传感器与光纤拉曼放大器[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
2 蔡顺德;蔡德所;何薪基;张存吉;丁涛;;分布式光纤监测三峡工程大块体混凝土水化热过程分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
3 牛栋;张义;冯金铭;乔文娟;;西龙池电站水库渗流监测—分布式光纤测温系统设计[A];抽水蓄能电站工程建设文集(2007)[C];2007年
4 肖衡林;蔡德所;;基于温度测量的分布式光纤渗漏监测技术机理探讨[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
5 马晓辉;黄晓东;李国维;梁慷;;张拉荷载下GFRP锚杆的变形特征[A];《水工建筑物水泥灌浆与边坡支护技术》暨第9次水利水电地基与基础工程学术会议论文集[C];2007年
6 黄海峰;孙小菡;张明德;丁东;;基于隶属云的分布式光纤工业网络可靠性分析[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
7 王玉晓;王莹;;分布式光纤感温探测火灾报警系统及其应用[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
8 张在宣;李晨霞;余向东;张文生;金尚忠;张淑琴;董新永;赵春柳;孙忠周;王剑锋;龚华平;刘红林;李裔;;基于光纤非线性效应融合原理的全分布式光纤传感技术研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 贾喜鸽;赵鸣;李素贞;葛捷;;上海打浦路越江隧道结构健康监测系统的设计与实施[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年
10 王军涛;张军荣;;光纤传感器在三板溪水利枢纽渗流监测中的应用[A];水电站梯级调度及自动控制技术研讨会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 撰稿 杨林兴 叶兴其 黄建元 高雪原;争当行业领舞者[N];上海科技报;2010年
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6 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
7 记者 赵引德;油气管道安全预警技术获国家奖[N];中国化工报;2009年
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9 本报记者 乔桥;马水山:靠实力抢占市场[N];中国水利报;2000年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 张悦;基于拉曼散射的分布式光纤火灾预警方法、技术研究及实现[D];中北大学;2011年
3 张景川;分布式光纤油气管道安全检测信号处理技术研究[D];天津大学;2010年
4 封皓;基于双Mach-Zehnder干涉仪结构的光纤管道安全预警系统建模及定位研究[D];天津大学;2011年
5 曲志刚;分布式光纤油气长输管道泄漏检测及预警技术研究[D];天津大学;2007年
6 何俊;分布式光纤传感系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 曹立军;分布式光纤温度测量及数据处理技术研究[D];合肥工业大学;2006年
8 孙志峰;分布式光纤振动传感网络周界防入侵系统[D];华中科技大学;2010年
9 毛江鸿;分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究[D];浙江大学;2012年
10 陈朋超;长输管道安全预警系统若干关键技术研究[D];天津大学;2010年
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1 乔波;混合干涉型分布式光纤水下长输气管道泄漏检测系统设计[D];中国计量学院;2012年
2 胡正松;分布式光纤水下油气长输管道泄漏检测装置设计[D];中国计量学院;2013年
3 程英;基于分布式光纤的煤矿测温系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
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5 钱波;分布式光纤扰动监测系统信号调理技术的研究[D];重庆大学;2011年
6 郭光朝;基于分布式光纤的石油管道冰堵检测及定位的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
7 徐翔宇;基于分布式光纤温度传感技术的渗漏监测方法研究[D];湖北工业大学;2012年
8 王建;分布式光纤振动传感系统设计[D];华中科技大学;2011年
9 刘佳;基于偏振检测的分布式光纤振动传感研究[D];天津大学;2012年
10 任广;干涉型分布式光纤周界及其定位技术研究[D];武汉邮电科学研究院;2014年
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