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《西南交通大学》 2015年
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基于CDMA技术的光纤光栅传感系统研究

陈韩彬  
【摘要】:光纤光栅传感器以其耐腐蚀、抗电磁干扰、易于组成光纤传感网络、波长编码等优点,在传感领域得到了广泛的应用。然而,常用的复用方式受到某些方面的限制,如光源的带宽、功率等,难以满足许多工程应用中需要多个传感器同时测量的要求。基于光信号码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)技术的光纤光栅传感方法不需要F-P (Fabry-Perot)腔扫描,降低了系统成本;相对于单脉冲方式,发送连续编码光脉冲序列,通过相关运算对接收信号解调,可提高系统信噪比。在对国内外光纤光栅传感研究现状分析的基础上,本文对基于CDMA技术的光纤光栅传感方法进行了研究。首先简要分析了光纤光栅传感原理及其温度和应变传感特性,介绍了几种常用的复用和解调技术,重点研究了基于CDMA技术的光纤光栅传感原理。其次,基于CDMA技术的光纤光栅传感原理,采用格雷互补码的编码方案,设计了系统光路方案、硬件与软件解调方案,完成了光纤光栅传感系统解调测试软件的开发,实现了光纤光栅传感实时解调。最后,搭建了系统实验平台,进行了系统性能测试、温度传感实验,并研究了编码长度和脉宽对系统解调灵敏度和信噪比的影响。实验结果表明,系统解调的灵敏度高,码间干扰小,测试结果重复性好。该方法在准分布式光纤光栅传感系统中具有潜在应用价值。
【关键词】:光纤传感 光纤光栅 编码 匹配光栅解调 格雷互补码
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP212
【目录】:
  • 摘要6-7
  • ABSTRACT7-10
  • 第1章 绪论10-14
  • 1.1 研究背景与目的10-11
  • 1.2 国内外研究现状11-12
  • 1.3 主要工作与结构安排12-14
  • 1.3.1 本课题主要工作12
  • 1.3.2 论文结构安排12-14
  • 第2章 光纤光栅传感原理及复用解调技术14-26
  • 2.1 光纤光栅传感器及其基本原理14-15
  • 2.2 光纤光栅温度和应变传感原理15-17
  • 2.2.1 光纤光栅温度传感原理15-16
  • 2.2.2 光纤光栅应变传感原理16-17
  • 2.3 光纤光栅传感复用技术17-20
  • 2.3.1 波分复用技术18
  • 2.3.2 时分复用技术18-19
  • 2.3.3 空分复用技术19-20
  • 2.4 光纤光栅传感解调技术20-25
  • 2.4.1 可调谐光纤法布里-泊罗滤波器解调法20-21
  • 2.4.2 边缘滤波解调法21-22
  • 2.4.3 匹配光栅解调法22-25
  • 2.5 本章小结25-26
  • 第3章 基于CDMA技术的FBG传感原理26-34
  • 3.1 基于CDMA技术的FBG传感原理26-27
  • 3.2 基于格雷互补码的编码方案27-31
  • 3.2.1 格雷互补码特性27-28
  • 3.2.2 格雷互补码的生成方法28-29
  • 3.2.3 格雷互补码用于FBG传感网络的原理29-31
  • 3.3 原理验证实验31-33
  • 3.4 本章小结33-34
  • 第4章 光纤光栅传感系统34-48
  • 4.1 系统方案设计与实现34
  • 4.2 系统光路设计34-35
  • 4.3 系统软件设计35-40
  • 4.3.1 FPGA软件设计35-36
  • 4.3.2 上位机软件设计36-40
  • 4.4 实验平台的搭建40-42
  • 4.5 系统性能测试42-47
  • 4.5.1 系统测试42-44
  • 4.5.2 编码脉冲宽度和码长对系统解调的影响44-47
  • 4.6 本章小结47-48
  • 结论与展望48-49
  • 致谢49-50
  • 参考文献50-55
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及专利55

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 鲍吉龙,章献民,陈抗生,周文;FBG传感网络技术研究[J];光通信技术;2001年02期
2 董惠娟;武剑;张广玉;;A novel successive demultiplexing scheme based on optical-CDMA balanced demodulation for FBG sensor systems[J];Chinese Optics Letters;2009年01期
3 周威;闫连山;张志勇;赵明杰;王平;;基于双向应变匹配解调的光纤光栅轨道传感技术研究[J];铁道学报;2014年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张兆亭;基于光纤布拉格光栅的轨道传感系统研究[D];西南交通大学;2011年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尚教庆;;基于光纤光栅温度传感原理的热力管道监测系统[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年S1期
2 鲍吉龙;吴都健;郑德春;何仲昆;;嵌入式FBG图像解调系统噪声特性分析及处理[J];传感技术学报;2008年01期
3 甘维兵;;光纤光栅传感器关键技术综述[J];传感器世界;2007年09期
4 鲍吉龙;吴都健;郑德春;徐才;;基于曲线拟合的块匹配法应用于FBG图像解调系统[J];传感器世界;2007年11期
5 饶云江;封莎;冉曾令;蒋祺;;超长距离光纤布拉格光栅传感系统[J];电子科技大学学报;2011年05期
6 嵇雪蘅;李宏男;任亮;孙丽;;光纤布拉格光栅传感器在钢架结构健康监测中的应用研究[J];防灾减灾工程学报;2008年01期
7 赵雪峰;孔祥龙;李乐;;一种光纤光栅倾角传感器的试验研究[J];防灾减灾工程学报;2010年S1期
8 于蕾;姜明顺;隋青美;;线性斜边滤波器在光纤光栅传感系统中的应用[J];光电技术应用;2006年06期
9 杨吉祥;陈东;余尚江;陈显;;碳纤维强化聚合物封装的FBG传感器制备与特性试验[J];光电子.激光;2011年02期
10 尚守平;吴建任;张毛心;张宝静;;预应力碳纤维板加固系统的预应力损失试验[J];公路交通科技;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李东升;隋青美;贾磊;;基于CDM+WDM的光纤光栅传感网络仿真研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王静;光纤光栅多参数传感理论技术研究及在地下工程灾害监测中的应用[D];山东大学;2011年
2 刘德华;超长距离分布式光纤传感技术及其工程应用[D];浙江大学;2005年
3 徐成;机电监控中嵌入式系统相关理论及应用研究[D];武汉理工大学;2006年
4 张伦伟;基于光纤光栅传感的智能内窥镜形状感知系统[D];上海大学;2005年
5 孙汝蛟;光纤光栅传感技术在桥梁健康监测中的应用研究[D];同济大学;2007年
6 赵大海;基于压电摩擦阻尼器的结构振动控制理论与试验研究[D];大连理工大学;2008年
7 刘永前;大型桥梁结构健康监测技术研究与应用[D];北京交通大学;2007年
8 樊红朝;基于光纤光栅的动态面形检测和可视化关键技术研究[D];上海大学;2008年
9 滕峰成;光纤光栅解调系统和数据处理方法的理论与实验研究[D];燕山大学;2007年
10 耿立涛;沥青路面温度应力及超孔隙水压力计算[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 由静;无外加应力应变的光纤Bragg光栅温度传感器[D];昆明理工大学;2008年
2 张海亮;一种基于空心柱体结构的光纤Bragg光栅下旋式同轴圆筒粘度仪[D];昆明理工大学;2009年
3 胡玉瑞;盲管式光纤Bragg光栅中低压传感器[D];昆明理工大学;2008年
4 马良柱;光纤声发射传感系统研究及应用[D];山东大学;2010年
5 陈博文;海底悬跨管道动力特性和动力响应分析[D];沈阳建筑大学;2011年
6 曾德洪;激光扫描FBG解调系统研制[D];电子科技大学;2011年
7 刘川;低反射率FBG传感系统及其与光纤干涉仪的复用[D];电子科技大学;2011年
8 孟展;光纤光栅传感器测量技术的研究[D];河南大学;2011年
9 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
10 高峰;基于DSP的光纤应变传感解调系统的设计[D];河北工程大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刁乃仁,方肇洪,过增元;地源热泵空调系统的研究开发与应用[J];节能与环保;2002年01期
2 赵廷超,黄尚廉,陈伟民,付勇;光纤传感器用于混凝土结构状态检测的研究[J];传感技术学报;1997年03期
3 关柏鸥,刘志国,开桂云,葛春风,董孝义;光纤光栅温度传感器[J];传感技术学报;1999年02期
4 童峥嵘,黄勇林,蒙红云,董新永,开桂云,董孝义;一种新颖的光纤光栅位移传感的研究[J];传感技术学报;2002年01期
5 尉婷,乔学光,贾振安,傅海威,王宏亮;单光纤光栅实现位移、温度同时区分测量[J];传感技术学报;2005年02期
6 杨振坤;陈健;童诗存;李文宏;;匹配型光纤布拉格光栅波长移动解调方案设计与分析[J];传感技术学报;2006年02期
7 周智,欧进萍;土木工程智能健康监测与诊断系统[J];传感器技术;2001年11期
8 饶莉,丁杰雄;一种检测钢轨温度应力的电容式传感器[J];传感器技术;2005年02期
9 高炳军,苏秀苹;测定电阻应变计灵敏系数的一种方法[J];传感器技术;1998年04期
10 李宏男,阎石,林皋;智能结构控制发展综述[J];地震工程与工程振动;1999年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 朱彤;结构动力模型相似问题及结构动力试验技术研究[D];大连理工大学;2004年
2 刘德华;超长距离分布式光纤传感技术及其工程应用[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张兆亭;基于光纤布拉格光栅的轨道传感系统研究[D];西南交通大学;2011年
2 周承湖;光纤光栅在建筑物应变测量中的应用[D];北京工业大学;2002年
3 南秋明;光纤光栅应变传感器的研制及应用[D];武汉理工大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾宏志,李育林,忽满利;光纤光栅的制作方法[J];激光技术;2001年01期
2 李建新,陈雪,黄永清,任晓敏;塑料光纤光栅:一种新的短程通信网的光学元件[J];世界电子元器件;2001年02期
3 辛雨,余重秀,吴强,忻向军,胡乐辉,姚德启;光纤光栅的几种调谐方法[J];光通信研究;2002年05期
4 夏光琼,吴正茂,陈建国;考虑光纤光栅反射率分布的外腔半导体激光器的理论模型[J];中国激光;2002年04期
5 黄永清,宋继恩,李建新,夏月辉,陈雪,任晓敏;利用均匀光纤光栅模拟长距离光纤的理论和实验研究[J];光电子·激光;2003年03期
6 张向东,李育林,王卫平,洪新华,彭文达,武翠琴;传感用光纤光栅写入技术的研究和发展[J];激光技术;2004年05期
7 吴强,余重秀,王葵如,忻向军,王旭,于志辉;光纤光栅切趾技术[J];光子技术;2004年02期
8 罗映祥,余先伦,余重秀;光纤光栅调谐技术分析[J];重庆三峡学院学报;2005年03期
9 韩泽华,瞿荣辉,耿健新,方祖捷;光纤光栅调谐技术的进展与应用[J];激光与光电子学进展;2005年03期
10 黄权;秦子雄;曾庆科;周春新;罗玖田;王志高;;光纤光栅制作技术的最新进展[J];光通信技术;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈熙源;;光纤光栅在测量技术的应用[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
2 史巍巍;胡婷婷;;光纤光栅探测超声波的研究现状浅析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011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 周文;陈抗生;章献民;叶险峰;;光纤光栅的研究与发展[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
5 章献民;陈抗生;;光纤光栅在微波毫米波光子学中的应用[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
6 文庆珍;黄俊斌;赵培仲;;封装聚合物对光纤光栅压力传感增敏的影响[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年
7 刘全;吴建宏;陈刚;方玲玲;;用于制作光纤光栅相位掩模的衍射特性分析[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
8 郑伟;卓仲畅;苏雪梅;于永森;张玉书;;利用取样光纤光栅实现应变和温度同时测量[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
9 孙伟民;赵磊;姜富强;相艳荣;刘志海;;荧光光纤光栅的制作与测试研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
10 姜富强;赵磊;孙伟民;朱玉华;李金娟;;载氢光纤光栅退火特性研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
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1 杨凤鸣;神奇的光纤光栅[N];中国电力报;2004年
2 特约记者 金红;三项地灾监测仪获国家专利[N];中国国土资源报;2011年
3 卢庆儒;高速光纤传输应用中元件技术趋势(4)[N];电子资讯时报;2007年
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1 张业斌;基于光学加热的新型光纤光栅折射率传感器的研究[D];浙江大学;2015年
2 陈哲敏;光纤光栅动态应力和折射率传感研究[D];浙江大学;2008年
3 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
4 王国东;啁啾光纤光栅的优化设计与光纤光栅模拟软件的开发[D];吉林大学;2006年
5 姜莉;光纤光栅写入及其应用研究[D];南开大学;2005年
6 杨亦飞;工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究[D];南开大学;2005年
7 倪娟;光纤光栅在微波光子学中的应用[D];浙江大学;2011年
8 张桂花;表面黏贴式光纤光栅传感原理及其实验研究[D];西安科技大学;2013年
9 林惠祖;基于匹配干涉的光纤光栅水听器阵列关键技术研究[D];国防科学技术大学;2013年
10 周金龙;新型光纤光栅技术及其在光通信与光纤传感方面应用的研究[D];厦门大学;2008年
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1 刘慧莹;基于光纤光栅和MZ干涉仪的全光纤传感器研究[D];天津理工大学;2015年
2 蔺际超;基于磁流体包覆复合光纤光栅的磁场传感器研究[D];天津理工大学;2015年
3 王静怡;薄包层光纤光栅理论及色散特性研究[D];天津理工大学;2015年
4 彭李;基于光纤光栅应变桩的边坡结构监测与稳定性灰色模型研究[D];昆明理工大学;2015年
5 周丰洲;相位取样型光纤光栅多信道幅频与相频滤波性能研究[D];西南交通大学;2014年
6 孙高盼;基于光纤光栅的钢轨温度力监测技术研究[D];西南交通大学;2015年
7 姜红;光纤光栅测试技术在边坡工程中的应用[D];西南交通大学;2015年
8 陈韩彬;基于CDMA技术的光纤光栅传感系统研究[D];西南交通大学;2015年
9 米秋实;光纤光栅传感技术在轨道状态监测中的研究[D];西南交通大学;2015年
10 王露;基于光纤光栅Sagnac环微波光子滤波器的研究[D];上海师范大学;2015年
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