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双光纤光栅传感器的研究

作　者: 雷飞鹏
导　师: 宁提纲
学　校: 北京交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 双光纤光栅传感器温度传感器应力传感器啁啾光栅保偏光纤光栅
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文旨在提出一种简单易行的光纤光栅传感器,使其能应用在一些对成本有严格要求,对精确要求不是很高的环境中,进一步扩大光纤光栅传感器的适应范围。首先针对双光纤光栅传感器做相应的理论分析,然后设计了一种用双啁啾光纤光栅来实现的应力传感器及一种用保偏光纤光栅来实现的温度传感器：1)分析了光纤光栅的温度传感原理和应变传感原理,总结了温度与应变交叉敏感解决办法及封装技术的进展；2)在光纤布拉格光栅的耦合模理论基础上推导出啁啾光栅和保偏光栅的特性并得到了相应的仿真图；3)提出了一种双啁啾光纤光栅应力传感器,并将设计的双啁啾光纤光栅应力传感器与单片机结合成功构建了一种新型的公路交通流量监视系统。首先利用单片机的接口技术将传感器输出的模拟信号转化成数字信号,然后用单片机编程实现数据的处理及分析,成功的通过检测电压的变化来进行轮轴识别,最后用单片机进行采样运算比较,判断车型。建模仿真结果证明,此监控系统能很好的识别各种车型,完成对公路交通流量的监控；4)在研究了保偏光纤光栅特性之后提出了一种温度传感器,利用保偏光纤光栅构成的激光器来实现温度的传感。从理论上仿真验证了此传感器的可行性。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-17
  1.1 光纤光栅传感器的发展历史及应用现状  10-15
  1.2 课题研究的目的及意义  15
  1.3 本文研究的主要内容及各章节安排  15-17
2 光纤光栅传感原理及封装技术  17-30
  2.1 光纤光栅的传感原理  17-23
    2.1.1 温度传感特性  18
    2.1.2 应变传感特性  18-19
    2.1.3 光纤光栅的温度与应变交叉敏感  19-23
  2.2 光纤光栅的封装技术  23-29
    2.2.1 粘贴剂的研究  23-25
    2.2.2 封装材料的研究  25-27
    2.2.3 封装结构的研究  27-28
    2.2.4 小结  28-29
  2.3 本章小结  29-30
3 双啁啾光纤光栅应力传感器  30-47
  3.1 啁啾光栅的光学特性分析及仿真  30-36
    3.1.1 啁啾光纤光栅的理论分析  30
    3.1.2 啁啾光栅的特性及仿真  30-36
  3.2 啁啾光纤光栅应力传感器工作原理  36-37
  3.3 系统实验验证及结论  37-46
    3.3.1 实验硬件装置  37-41
    3.3.2 实验软件设计  41-43
    3.3.3 测量结果及分析  43-46
  3.4 本章小结  46-47
4 保偏光纤光栅温度传感器  47-63
  4.1 光纤温度传感器的概况  47-52
    4.1.1 光纤温度传感器的原理  47
    4.1.2 光纤温度传感器的研究现状  47-52
    4.1.3 各传感器的优缺点  52
  4.2 保偏光纤的特性分析  52-60
  4.3 保偏光纤温度传感器的工作原理  60-62
  4.4 本章小结  62-63
5 总结及展望  63-64
  5.1 总结  63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-67
作者简历  67-69
学位论文数据集  69

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