一、A Novel Extrinsic Fiber-Optic Fabry-Perot Strain Sensor System Based on Optical Amplification（论文文献综述）
王健健[1]（2021）在《BOTDR传感系统性能优化方法研究》文中提出布里渊光时域反射（BOTDR）分布式光纤传感系统具有结构简单和单端测量等优点,能够实现温度和应变的大范围、同时测量,在大型建筑和设备的健康状态监测和故障诊断领域展现出独特的优势并得到了越来越多的关注和研究。然而,由于BOTDR传感系统性能指标相互制约,使其仍无法满足很多应用场合中对测量精度和测量时间的要求。针对BOTDR传感系统的性能优化问题,本文在深入研究BOTDR传感系统特性的基础上,分析系统信噪比影响因素,提出结合多频入射光和频移平均的系统信噪比提升方法实现高精度测量;根据布里渊散射信号的特点,研究并提出采用人工神经网络、数字图像边缘检测和卷积神经网络提取特征信息的方法,在保证测量精度的同时有效地缩短系统测量时间。本文主要研究工作如下:（1）提出了一种BOTDR传感系统信噪比优化方法。首先,研究了 BOTDR传感系统的本地外差检测和自外差检测原理并分析了系统信噪比影响因素;然后,从提高信号强度并减小相干瑞利噪声的角度,提出了采用多频入射光结合频移平均的方法提升系统信噪比;最后,分别搭建了本地外差检测和自外差检测BOTDR温度传感系统进行验证。实验结果证明,当采用三频入射光并作多次频移平均后,系统信号和散射谱参数的幅度波动得到了有效地抑制,本地外差检测和自外差检测系统信噪比分别提高了 8.15 dB和7.92 dB,能够实现的最高温度测量精度分别为0.34℃和0.36℃。（2）提出了一种用于BOTDR传感系统温度特征提取的神经网络优化训练方法。首先,研究了神经网络提取温度特征的原理并分析了网络训练集数据与测试集数据存在差异的问题;然后,通过估计系统信号噪声水平,提出了采用添加噪声的数据对神经网络进行训练的方法,构造了不同类型的训练集数据训练神经网络;最后,搭建了 BOTDR温度传感系统,对比了由不同训练集数据得到的神经网络的温度提取结果,分析了扫频间隔和系统信噪比等因素对温度提取结果的影响。实验结果证明,对理想布里渊散射谱数据添加一定量的噪声,能够有效地提高神经网络的泛化能力和适应性,进而提高BOTDR传感系统的温度测量精度。（3）提出了一种基于极限学习机网络的BOTDR传感系统温度特征提取方法。首先,研究了传统神经网络需要人为设置网络参数的问题并分析了极限学习机网络的特点;然后,提出了采用极限学习机网络提取温度特征的方法,构造训练集数据对网络进行训练;最后,搭建了 BOTDR温度传感系统,对比了曲线拟合法和极限学习机网络提取温度的结果。实验结果证明,极限学习机网络能够实现BOTDR传感系统的温度特征提取,即使在较大扫频间隔的情况下仍能够保证温度测量精度,最高温度测量精度为0.21℃;而且与曲线拟合法相比,采用极限学习机网络提取温度特征能够大大减少系统测量时间,仅需3.9812 s就能够处理9200个以16 MHz为扫频间隔得到的布里渊散射谱数据。（4）提出了一种基于二阶边缘检测算子的布里渊散射谱图像特征提取方法。首先,研究了二维布里渊散射谱图像区别于一维布里渊散射谱的特点并分析了数字图像边缘检测提取布里渊散射谱特征的可行性;然后,提出了采用二阶Laplacian边缘检测算子提取布里渊频移特征的方法,实现了布里渊散射谱图像中屋顶状边缘的提取;最后,搭建了 BOTDR温度传感系统,分析了二阶Laplacian边缘检测算子提取布里渊频移特征的精度和时间。实验结果证明了采用二阶Laplacian边缘检测算子提取布里渊散射谱图像中频移特征的可行性和有效性,提取精度优于一阶Sobel边缘检测算子,提取时间优于曲线拟合法。（5）提出了一种基于卷积神经网络的温度和应变同时测量方法。首先,研究了利用具有多个布里渊散射谱峰的大有效面积光纤实现温度和应变同时测量的解方程法并分析了存在的问题;然后,在研究卷积神经网络的基础上,提出了一种采用卷积神经网络处理多峰布里渊散射谱图像并实现温度和应变同时测量的方法,构造了卷积神经网络训练集数据,设计了卷积神经网络结构;最后,对卷积神经网络进行训练和测试。仿真结果证明了卷积神经网络能够提取多峰布里渊散射谱图像中的温度和应变信息,避免了解方程法耗时和易产生较大误差的问题,有效地减少了 BOTDR传感系统测量时间并提高了测量精度。
赵鑫[2]（2020）在《全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的研制及其在全光学光声成像应用中的实验研究》文中研究说明全固态高重频亚纳秒脉冲激光器具有结构紧凑、光束质量好、易于维护和使用寿命长等优势已经广泛应用于激光测距、激光雷达、激光微加工和生物医学成像等领域。特别是,在光声成像方面,要求激发光的脉冲宽度小于生物组织的热约束时间和压力约束时间以获得高分辨率图像。常用于光声成像的生物组织吸收体是血管组织,其中毛细血管的最小直径为4μm,它的热约束时间约为0.2 ms,压力约束时间约为1.3 ns。因此,只有当脉冲激光的脉宽小于1.3 ns时,才可认为在光辐照阶段吸收体与外界之间没有热扩散且在吸收体中心产生的超声波未传播到吸收体表面。除此之外,为了在保证高分辨率的同时提高成像速度,需要研制出高重复频率（≥1 kHz）、亚纳秒脉冲宽度（<1.3 ns）的激光光源。本文详细阐述了全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的研制工作及其在全光学非接触式光声成像应用的理论和实验研究。主要研究成果如下:1、采用电光腔倒空技术进行全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的理论和实验研究。在理论上仔细研究了电光Q开关消光比、电光Q开关的下降沿时间和谐振腔腔长对输出脉冲激光性能的影响。实验上通过优化谐振腔的机械设计、缩短电光Q开关的下降沿时间以及对电光Q开关和激光晶体进行精确控温等措施,在谐振腔腔长为70 mm的条件下,获得了重复频率为1 kHz、脉冲宽度为1.57 ns、单脉冲能量为0.31 mJ的单纵模1064 nm脉冲激光光源,输出激光在10 ms测量时间内的峰值功率稳定性优于±1.5%。测得输出脉冲激光在水平方向的光束质量因子Mx2为1.27,在竖直方向的光束质量因子My2为1.39。2、采用电光调Q技术进行了全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的理论和实验研究。从四能级调Q激光器的速率方程出发,理论研究了输出耦合镜的透射率、泵浦光与振荡激光的模式匹配、加载在电光Q开关上的驱动电压和Nd:YVO4晶体的Nd3+掺杂浓度对输出脉冲激光性能的影响。实验上采用反射式体布拉格光栅作为谐振腔的输入镜实现了单纵模激光输出,通过优化输出耦合镜的透射率、准直聚焦系统的放大比、加载在电光Q开关上的驱动电压和Nd:YVO4晶体中Nd3+掺杂浓度等措施,在腔长为72mm,透射率为60%,峰值泵浦功率为25 W的条件下,当Nd:YVO4晶体的Nd3+掺杂浓度为0.7 at.%时,实现了重复频率为1 kHz、脉冲宽度为0.77 ns、单脉冲能量为1.04 mJ的单纵模1064 nm亚纳秒脉冲激光输出。测得输出脉冲激光的Mx2为1.26,My2为1.32。当Nd:YVO4晶体的Nd3+掺杂浓度为0.5 at.%时,通过调节加载在电光Q开关上的驱动电压,输出激光的脉冲宽度可以快速精确地在0.78 ns1.3 ns之间进行调谐。3、将研制的高重频亚纳秒脉冲激光器应用于全光学非接触式光声成像的实验研究中。搭建了一套新型全光学非接触式光声成像装置,其中通过采用具有光放大功能的迈克尔逊干涉仪作为光声传感器以及利用低噪声平衡探测器探测返回入射光路的激光和从干涉仪输出的激光来获得高信噪比的光声信号。实验上通过优化平衡探测器的带宽提高了光声成像装置的空间分辨率,该装置的横向分辨率从96μm提高至27μm,轴向分辨率从35μm提高至17μm,成像深度为3.36 mm。利用该光声成像装置对十字黑胶带和嵌入生物仿体中的黑头发进行了高分辨率光声成像。本论文的创新性工作如下:1、建立了一个准定量的基于腔倒空运转机制的脉冲激光器理论模型,首次在理论上模拟了电光Q开关消光比对输出脉冲激光性能的影响。在此基础上,理论模拟了电光Q开关的下降沿时间和谐振腔腔长对输出脉冲激光性能的影响。实验上通过对电光Q开关进行精密控温,解决了高泵浦强度下,由于热退偏效应导致的电光Q开关消光比降低的问题。通过优化电光Q开关的下降沿时间,将下降沿时间从26.5 ns缩短至3.8 ns,实现了脉冲宽度为1.57 ns的脉冲激光输出。2、基于升压式电光调Q激光器的理论和实验研究,提出了一种压窄输出激光脉冲宽度的新机制,首次理论分析了在常规腔长下加载在电光Q开关的高压驱动信号对脉冲激光器输出性能的影响。在此基础上,通过分析增益介质的掺杂浓度对脉冲激光器输出性能的影响,获得实验产生高重频亚纳秒脉冲激光输出的条件。3、利用实验研制的高重频亚纳秒脉冲激光器搭建了一套新型全光学非接触式光声成像装置。首先采用具有光放大功能的迈克尔逊干涉仪作为光声传感器来提高光声信号的信噪比。其次采用P偏振光作为干涉仪的探测光,参考光和探针光双次经过四分之一波片后转换为S偏振光在分束器上发生干涉,利用低噪声平衡探测技术进一步提高光声信号的信噪比。最后通过提高平衡探测器的带宽,光声成像装置的横向分辨率从96μm提高至27μm,轴向分辨率从35μm提高至17μm。
梁宏光[3]（2019）在《光纤光栅信号的高速解调技术研究》文中进行了进一步梳理布拉格光纤光栅（以下简称光纤光栅）是利用光纤材料的光敏性,通过特殊工艺在光纤纤芯上形成周期性折射率调制的一种光纤无源器件。光纤光栅传感是将被测物理量转化为光纤光栅中心波长的变化,通过信号解调,获得波长随被测量变化的一种传感技术。航天器、飞机等测试传感的现有解调速度低,对高速、多测点光纤光栅传感器解调提出了迫切的需求。在光纤光栅传感系统中,反射光谱的解调技术是决定整个测试过程速度快慢的关键。光纤光栅传感信号的高速解调,关键在于如何快速提取光纤光栅反射波的中心波长。论文主要包括以下几部分内容:一、对国内外光纤光栅传感信号高速解调的发展现状进行了总结。二、介绍了光纤光栅传感原理,在对高速信号解调方法进行分析及对比后,选用基于可调谐窄带光源的高速解调方法展开研究。三、在对比不同窄带激光器的性能后,选用符合光谱调谐范围宽、活动部件少的DBR可调谐激光器进行方案设计,在此基础上进行分电路及嵌入式软件设计。四、研究了DBR激光器输出波长的控制原理,设计了包括FPGA、二次电源、电流源、温控、串口及滤波等多模块于一体的激光器高速控制电路,通过高速D/A转换,实现激光器控制电流的快速调谐。五、进行了激光器静态标定,在波长测量存在偏差较大的基础上,设计了激光器高速动态标定方案,采用迈克尔逊干涉仪+内置波长参考的方案进行动态标定,通过仿真测试和实验验证,成功的剔除了干涉条纹级次误差,精确地得到了波长随控制电流的变化关系。光纤光栅高速解调系统的核心是在现有低速解调的基础上,通过优化方案并改善解调算法来提高解调速度。本文从光纤光栅传感原理出发,结合工程实际需求,主要针对基于DBR激光器的高速解调方案进行探究。除此之外,在上位机上完成了激光器解调算法的优化,最后实现光纤光栅反射光中心波长的快速解算,经测试,激光器解调频率达到10kHz。
李莹[4]（2018）在《基于掺钴光纤的光纤光栅器件应用研究》文中研究说明光纤光栅作为发展最为迅速的光纤无源器件之一,自出现以来,随着其制作技术的不断完善,出现了越来越多的应用成果,并凭借着其自身独特的优势,逐渐发展成为最具代表性的、最有发展前途的光纤无源器件之一,在光纤通信、光纤传感等多个领域有着广阔的应用前景。本论文从新型光纤光栅传感技术出发,深入研究光纤光栅器件在光纤通信与新型传感领域的应用,研制了可全光调节的窄带滤波器以及新型热线式微流体流量传感器。本论文首先简单介绍了课题研究的背景与意义以及光纤光栅的发展历程,接着讨论了光纤光栅以及掺钴光纤在通信领域和传感领域的应用现状与市场前景,并对目前光纤光栅传感技术的研究热点进行了概括与总结。然后从理论上分析了光纤光栅的结构模型以及基本的理论分析工具,包括射线理论、耦合模理论以及适用于非均匀光纤光栅数值计算的传输矩阵法。接着从光纤的光敏性出发给出了常用的光敏性模型以及光纤增敏技术,随后又简述了现存的几种光纤布拉格光栅的制作方法以及本实验室的载氢设备和光栅制作系统。本论文研发了一种基于掺钴光纤的光纤布拉格光栅法布里珀罗腔结构的可调谐窄带滤波器。基于掺钴光纤的光栅结构是一种新型光纤器件,掺钴光纤具有优异的光热转化机制,从而可实现光栅谐振波长的全光调谐。而由光纤布拉格光栅对构成的法布里珀罗腔结构能大幅度提升谐振峰的细度,实现高精度、高分辨率传感,同时合理设计光纤布拉格光栅长度以及法布里珀罗腔腔长能够实现透射峰的单纵模传输。论文还提出一种基于掺钴光纤的新型热线式流速传感技术。通过软件仿真计算设计并制作了集成化的基于光纤光栅法布里珀罗干涉仪结构的微流体流量计,通过具体实验验证了该流量计的流速传感特性包括波长响应特性、时间响应特性、灵敏度特性以及工作环境温度条件,实现了高灵敏度、高分辨率、高稳定性的微流体流量传感。实验中还发现通过增大泵浦激光功率以及减小微流体通道尺寸,可以进一步提高该流量计的流速探测灵敏度以及增大流速测量范围。论文最后提出一种基于微结构光纤光栅的微流控芯片的设计方法。将掺钴光纤上制作的光纤布拉格光栅与微流控芯片技术结合,先进行软件仿真然后采用特殊光纤光栅的数值分析方法计算了该传感结构的流速传感响应,从理论上证实了该微流控芯片传感方案的可行性。该传感结构增大了传感单元与微流体之间的接触面积,极大地提高了其流速探测灵敏度。同时采用特有的流速标定方法,能够有效补偿环境温度的变化,扩大了该微流控芯片的应用范围。
朱佳利[5]（2016）在《新型结构的光纤的微压传感器的研究》文中指出光纤法布里-珀罗传感器自上世纪八十年代开始发展,现已成为传感领域一个研究热点。此类传感器结构简单、测量精度高、抗电磁干扰、化学性质稳定,且普遍体积小、质量轻,便于集成传感网络,能在狭窄空间和恶劣环境下正常工作,在工程建设中具有很大的应用价值。微机电系统（MEMS）微细加工技术的发展为光纤法布里-珀罗（F-P）传感器的制造提供了新的方法。本文提出了三种光纤法布里-珀罗微压传感器结构,制作过程中采用了近紫外光刻、磁控溅射镀膜、硅片湿法腐蚀、阳极键合等多项MEMS工艺。设计并制作了基于45度光纤的法布里-珀罗波纹膜微压传感器,获得了较高的传感灵敏度。该传感器采用金属波纹膜作为敏感元件,其与厚度相同的无波纹膜片相比,在同等压力下的形变量更大。借助仿真软件对波纹膜的波纹宽度、波纹高度、波纹间距等参数进行了优化。制作完成的传感器在0～0.1MPa范围内灵敏度达到705.6μm/MPa。设计采用MEMS工艺,通过SU-8胶两次光刻制作光纤槽,一方面便于光纤的固定,另一方面可以通过控制匀胶速度来控制胶层厚度,从而控制F-P腔腔长。经实验测试,该传感器的线性度高、重复性好、迟滞误差小。利用传感器温度特性稳定,腔长随温度变化呈线性的特点,对传感器进行了粗略的温度补偿。设计并制作了基于45度光纤的复合法布里-珀罗干涉腔微压传感器,实现了温度补偿。该传感器利用了45度光纤结构在传感头中形成三个反射面,分别是光纤的纤芯包层分界面、光纤侧壁和硅敏感膜。前两者组成第一个F-P干涉腔,腔长仅随温度变化；后两者组成第二个F-P干涉腔,腔长随着外界压力和温度的变化一起发生变化。在外界温度变化较大时,可以利用两个腔长的变化关系进行温度补偿,补偿效果明显。实验表明,该传感器在0～0.1MPa范围内的灵敏度为60.9μm/MPa,迟滞误差小,线性度好。设计并制作了基于光纤法兰盘结构的法布里-珀罗微压传感器。该传感器结构简单,价格低廉,工作稳定。设计采用硅膜-玻璃环-光纤结构,利用了商业法兰盘和跳线,可以直接进行光线的固定与对准。玻璃环进行了严格的抛光处理,通过阳极键合与硅敏感膜连接在一起,保证了装置的气密性。F-P干涉腔的腔长可以由玻璃环的长度唯一确定并精确控制,同时玻璃环保证了敏感膜与光纤端面的平行。在0～0.1MPa范围内,传感器灵敏度为61.9μm/MPa,与我课题组之前的研究成果相比灵敏度提升了一个数量级。传感器重复性好,机械强度高,制作成本低廉。
徐兵[6]（2009）在《掺杂光纤珐珀传感器的化学制作与传感特性》文中研究表明导师饶云江教授团队十余年来对光纤珐布里-珀罗干涉仪（FFPI）的基本结构、制作方法、基本特性、解调技术以及实际应用等诸多方面进行了系统深入的研究,现已渐成体系。利用化学腐蚀方法在掺铒光纤上制作FFPI是本课题组的一个新研究课题。相对激光微加工而言,化学腐蚀方法不需要复杂昂贵的激光器和光学设备,具有操作简单、成本低廉等优点。本文对化学腐蚀方法制作的FFPI传感器的应变与温度传感特性进行了实验研究,主要工作和成果如下:1、提出了通过两个步骤制作微型FFPI传感器的方法。第一步在双氢氟酸（BHF）即氢氟酸（HF）和氟酸氨（NH4F）溶液中腐蚀掺杂光纤,光纤掺杂区域腐蚀速度更快,形成凹槽;第二步将带凹槽的光纤与普通光纤熔接形成光纤FP干涉仪。与激光加工的FP传感器制作方法相比,双氢氟酸化学腐蚀不需要昂贵的激光加工设备和掩模板;通过对温度和时间等环境因素的控制,可以进行微米量级的FFPI传感器制作,可实现FFPI传感器的批量加工。经过反复实验,成功在掺铒与掺硼光纤上制作出了性能良好的微型EFPI传感器（MEFPI）。2、对化学腐蚀制作的FFPI完成了其应变特性和温度特性的测试。文中还从理论上分析了FFPI的光学干涉特性。应变实验结果表明:FFPI作为应变传感器,其应变与干涉条纹极大值波长的变化量呈良好的线性关系,在0～600με的范围里,灵敏度达1.7 pm/με,线性度为0.9998,;温度实验中发现MEFPI在50℃范围内,波长移动约0.2 nm,温度灵敏度为3.9 pm/℃,线性度为0.9982。3、两个腐蚀过的掺铒光纤熔接形成有源型FP干涉仪,该传感系统利用掺铒光纤的放大自发辐射形成光源,又同时利用其来放大FFPI的干涉信号,所以该传感系统在大幅度提高传感器信号强度的同时并未提高系统的成本,因此有着较高的性价比和实用价值。
段德稳,朱涛,饶云江,杨晓辰[7]（2008）在《基于空芯光子晶体光纤的微小型非本征光纤法布里-珀罗干涉应变传感器》文中认为报道了一种用空芯光子晶体光纤制作的法布里-珀罗腔体,利用光纤熔接方法将该法布里-珀罗腔体和两根普通通信单模光纤熔接起来构成的微小型光纤法布里-珀罗干涉应变传感器。这种干涉传感器制作过程仅应用了切割和熔接手段,光纤材料单一,因此受温度变化的影响小。另外,该类型传感器的干涉腔长度对干涉信号强度影响不大,其干涉腔长度可至数厘米。因此,这类传感器将在大容量、准分布式传感系统中具有极大的潜在应用价值。
倪小琦[8]（2007）在《光纤MEMS法布里—珀罗压力传感器的解调和复用》文中研究指明光纤微机电系统（MEMS）法布里—珀罗（F-P）传感器作为一种高精度的干涉型光纤传感器，具有体积小、灵敏度高、性能稳定、不受电磁干扰、适用于恶劣环境、能远程信号处理以及可以复用等众多优点，在城市建设、土木工程、环境监测、电力系统、航空航天、医学及生物方面得到了广泛的应用。在光纤法—珀传感器的测量系统中，解调技术是系统实现的关键。光纤法—珀传感器的信号解调主要有强度解调与相位解调两大类。强度解调一般利用单色光源，根据强度变化求解出腔长；而相位解调则是应用宽带光源或是波长可调谐光源，通过相位变化求出腔长。实际使用中常需要用多个光学传感器测量温度、应力和压力等物理量，这就使得多路复用成为光学传感器的一个重要问题。复用使得单个传感器的成本大幅度降低，提高了光学传感器对传统的电子传感器的竞争力。但是法—珀传感器由于受其原理限制，不管采用强度法还是相位法来解调，复用技术都十分困难。因此，论文提出基于强度法的波分复用方案和基于相位法的空分复用方案，对于进一步推进光纤传感技术的发展，具有明显的学术意义和应用前景。本文研究了基于强度解调原理的光纤F-P传感器的双波长解调方法。理论分析了双波长解调的基本原理，实验研究了光纤MEMS压力传感器的解调技术。研究结果证明双波长解调法可以补偿传感器光网中和波长无关的变动引起的误差。进一步研究了基于相位解调法的光纤F-P传感器的傅里叶变换方法，通过傅里叶变换后的频谱与腔长的关系解调传感器，并通过实验进行验证。实验结果表明：傅里叶解调法受光源强度波动的影响较小，解调精度高，跟双波长方法比最大的优点在于能直接解调出腔长的绝对值。提出和研究了基于双波长解调原理的光纤MEMS法—珀压力传感器的波分复用方法，建立了相应的复用解调系统，实现了光纤MEMS法—珀压力传感器的准分布式测量。实验结果表明，该系统具有好的线性、灵敏度和精度，复用能力强且传感器间无串扰。进一步提出和研究了基于傅里叶解调法的空分复用方法，利用光开关来实现复用解调。和其他频分波分复用系统相比，该系统优点是：传感器的反射信号包含光源的全光谱，携带完整的信息，因此解调结果具有更高的精度。
荆振国[9]（2006）在《白光非本征法布里—珀罗干涉光纤传感器及其应用研究》文中研究指明非本征法布里—珀罗干涉（Extrinsic Fabry-Perot Interferometric，EFPI）光纤传感器由于其结构简单，体积小，可靠性好，灵敏度高，被认为具有广泛的工业应用前景。高温、高压、强电磁干扰的恶劣工业环境下温度和压力的测量是EFPI光纤传感器应用的一个重要方向。EFPI光纤传感器解调技术的测量分辨率和抗干扰能力是决定其能否胜任恶劣环境下压力、温度测量应用的关键。本文在光谱域白光EFPI光纤传感器的解调机理和EFPI光纤传感器在压力、温度和应变测量应用方面进行了深入、系统的研究，主要工作如下： 实现基于HR2000型微型光纤光谱仪的光谱域白光EFPI光纤传感系统。通过稳定光源光谱的存储实现干涉光谱信号归一化，并通过存储背向瑞利散射光谱消除传输光纤对归一化过程的影响。通过Hilbert变换来实现频率域干涉光谱信号的在线归一化，使归一化过程不受光源光谱形状以及谱峰位置变化的影响。 提出利用BP神经网络进行谱峰级次辨识，对多个主极大谱峰在单峰测量方式下连续跟踪测量，同时实现EFPI光纤传感器高分辨率和大动态范围测量的解调技术。进行EFPI光纤传感器基于神经网络解调技术的应变标定测量实验，实现了分辨率达0.1με，500με范围的应变测量。 提出基于交叉相关运算的光谱域EFPI传感器解调技术。实现交叉相关运算的离散化，给出离散交叉相关运算的快速算法，极大地提高了运算的实时性。通过快速傅立叶变换对EFPI光纤传感器的计算腔长进行预估，减小交叉相关运算的腔长计算范围。 考察了光源漂移、光纤扰动和光谱仪测量基准漂移等因素对基于交叉相关解调技术的EFPI传感系统测量稳定性的影响。在连接1.5Km传输光纤后EFPI传感器腔长测量的分辨率仍可达到0.2nm。考察了EFPI光纤传感器的退火现象，通过在高温下加速残余应力的释放，消除传感器初始腔长漂移造成测量结果的偏差。进行了基于交叉相关解调技术的EFPI光纤传感器的温度、压力和应变的测量实验。实现了室温到280℃范围内，测量分辨率为0.02℃的温度测量；常压到25MPa测量范围内，测量分辨率为0.005MPa的压力测量；+／-500με范围内，测量分辨率为0.03με的应变测量。 针对EFPI光纤传感器在油气井井下高温高压测量环境的应用，先后实现了基于光开关的双路EFPI传感器复用系统和基于双光源的双路EFPI传感器复用系统。进行高温、高压条件下EFPI光纤传感器温度和压力传感特性及交叉敏感的研究。利用FIR带通滤波器和Hilbert变换等数字信号处理技术进行两个不同腔长EFPI传感器叠加干涉信号的分离与解调，实现了EFPI传感器的频分复用。
张桂菊[10]（2006）在《应用于高温高压测量的非本征型光纤法布里-珀罗传感器系统研究》文中研究表明本文的研究工作源于国家自然科学基金海外青年学者合作研究基金（60028505）项目和辽宁省科学技术基金（20042164）项目。 光纤法布里-珀罗传感器是当前光纤传感器研究领域的一个重要分支。光纤法-珀传感器除具备光纤传感器的一般优点外,还能够直接测量高温、高压、应变、振动及声波等多种参量,特别适用于石油化工、电力系统等恶劣环境下应用。本文以非本征型光纤法布里-珀罗干涉传感器为研究对象,对传感器的解调机理、传感头的制作技术及传感器应用于高温高压等多参量测量作了深入、系统的研究。主要包括以下几方面: 1、对干涉、强度结合型解调机理的光纤法布里-珀罗传感器系统进行深入的理论分析,给出自补偿强度型传感器的比值输出模型和实验验证。提出反相位干涉、强度结合自补偿解调型传感器系统,并给出这一解调机理的理论模型和数值计算结果。采用粗波分复用器（CWDM）将传感探头返回光信号分离为宽谱和窄谱两束,利用两束光相似的传输特性和不同的干涉特性,将传感器的输出比值设定在两束光相位相反的位置,补偿了光源波动和光纤传输损耗对测量的影响,且提高了信噪比和测量灵敏度。采用L-M非线性拟合算法对干涉、强度结合型光纤法-珀传感器进行比值和传感参量的标定,其非线性拟合相关度大于0.9999。 2、进行了非本征光纤法布里-珀罗传感探头的制作技术研究,采用CO2激光热熔接的方法制作适用于高温高压等多参量测量的非本征型光纤F-P传感头。针对传感头的温度和压力交叉敏感性问题,设计和制作出一种结构简单的激光热熔全石英密封结构型压力不敏感温度传感探头;利用实验中发现的石英材料在高压下热膨胀系数增大的效应,优化了光纤F-P压力传感头的设计,将温度敏感性降到最小。并通过改变传感头的设计参数,制作出多种不同测量量程和测量灵敏度的温度和压力传感头,适用于低压测量的压力传感头和能够快速响应的振动测量传感头。 3、对非本征光纤法布里-珀罗传感器系统的工作特性进行了实验研究。利用该类传感器系统对20～200℃、100～300℃、0-300℃、20～450℃量程的温度传感头及0～14MPa、0～19MPa、0～30MPa等多种量程的压力传感头进行了实验标定和性能测试。对量程大于200℃的温度测量实验结果表明,传感器的温度分辨率好于0.06℃;满量程
二、A Novel Extrinsic Fiber-Optic Fabry-Perot Strain Sensor System Based on Optical Amplification（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、A Novel Extrinsic Fiber-Optic Fabry-Perot Strain Sensor System Based on Optical Amplification（论文提纲范文）
（1）BOTDR传感系统性能优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 BOTDR传感系统性能指标 |
| 1.2.1 系统信噪比 |
| 1.2.2 测量精度 |
| 1.2.3 测量时间 |
| 1.2.4 空间分辨率 |
| 1.2.5 动态范围 |
| 1.3 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.3.1 系统信噪比提升方法研究现状 |
| 1.3.2 系统测量时间优化方法研究现状 |
| 1.3.3 系统空间分辨率提高方法研究现状 |
| 1.3.4 温度和应变同时测量方法研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 BOTDR传感系统特性 |
| 2.1 BOTDR分布式光纤传感理论 |
| 2.1.1 光纤中的布里渊散射 |
| 2.1.2 布里渊散射光谱特性 |
| 2.1.3 基于布里渊散射的温度和应变传感机理 |
| 2.1.4 温度和应变的交叉敏感问题 |
| 2.2 BOTDR传感系统工作原理 |
| 2.3 BOTDR传感系统结构 |
| 2.3.1 直接检测系统 |
| 2.3.2 本地外差检测系统 |
| 2.3.3 自外差检测系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 BOTDR传感系统信噪比优化 |
| 3.1 BOTDR外差检测原理 |
| 3.1.1 本地外差检测原理 |
| 3.1.2 自外差检测原理 |
| 3.2 系统信噪比优化方法 |
| 3.2.1 多频入射光 |
| 3.2.2 频移平均 |
| 3.3 实验系统 |
| 3.3.1 本地外差检测BOTDR系统 |
| 3.3.2 自外差检测BOTDR系统 |
| 3.4 实验及结果分析 |
| 3.4.1 本地外差检测BOTDR系统信噪比优化结果 |
| 3.4.2 自外差检测BOTDR系统信噪比优化结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于神经网络的BOTDR系统温度特征提取 |
| 4.1 人工神经网络 |
| 4.1.1 人工神经网络结构 |
| 4.1.2 人工神经网络提取温度特征的原理 |
| 4.1.3 存在的问题 |
| 4.2 用于温度特征提取的神经网络优化训练方法 |
| 4.2.1 训练集优化 |
| 4.2.2 布里渊频移温度系数标定 |
| 4.2.3 实验及结果分析 |
| 4.3 基于极限学习机网络的温度特征提取 |
| 4.3.1 极限学习机网络 |
| 4.3.2 极限学习机网络提取温度特征的原理 |
| 4.3.3 实验及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 布里渊散射谱图像特征提取 |
| 5.1 布里渊散射谱图像 |
| 5.1.1 布里渊散射谱图像测量系统 |
| 5.1.2 单模光纤的布里渊散射谱图像 |
| 5.1.3 大有效面积光纤的布里渊散射谱图像 |
| 5.2 基于边缘检测的布里渊频移特征提取 |
| 5.2.1 数字图像的边缘检测 |
| 5.2.2 基于二阶边缘检测算子的布里渊频移特征提取 |
| 5.2.3 实验及结果分析 |
| 5.3 基于卷积神经网络的温度和应变同时测量 |
| 5.3.1 卷积神经网络 |
| 5.3.2 卷积神经网络提取多峰布里渊散射谱图像特征 |
| 5.3.3 仿真结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的研制及其在全光学光声成像应用中的实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全固态窄脉宽脉冲激光器的产生方法及研究现状 |
| 1.1.1 全固态窄脉宽脉冲激光器的产生方法 |
| 1.1.2 全固态窄脉宽电光腔倒空脉冲激光器的研究现状 |
| 1.1.3 全固态窄脉宽电光调Q脉冲激光器的研究现状 |
| 1.2 光声成像技术及其研究现状 |
| 1.2.1 光声成像技术 |
| 1.2.2 基于接触式光声传感器的光声成像研究现状 |
| 1.2.3 基于非接触式光声传感器的光声成像研究现状 |
| 1.3 本论文的主要工作 |
| 第二章 全固态高重频亚纳秒电光腔倒空脉冲激光器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Nd:YVO4 晶体的性质 |
| 2.3 RTP晶体的性质 |
| 2.4 理论分析 |
| 2.4.1 速率方程 |
| 2.4.2 电光Q开关消光比对输出脉冲激光性能的影响 |
| 2.4.3 电光Q开关下降沿时间对输出脉冲激光性能的影响 |
| 2.4.4 谐振腔腔长对输出脉冲激光性能的影响 |
| 2.5 实验装置 |
| 2.6 实验结果与分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 全固态高重频亚纳秒电光调Q脉冲激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.2.1 速率方程 |
| 3.2.2 输出耦合镜透射率对输出脉冲激光脉冲宽度的影响 |
| 3.2.3 泵浦光与振荡激光的模式匹配对输出脉冲激光性能的影响 |
| 3.2.4 电光Q开关驱动电压对输出脉冲激光性能的影响 |
| 3.2.5 激光晶体的掺杂浓度对输出脉冲激光性能的影响 |
| 3.3 实验装置 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 全光学非接触式光声成像的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非接触式光声传感器的探测原理 |
| 4.3 激发光源的选择 |
| 4.4 实验装置 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.5.1 光声传感器的测试 |
| 4.5.2 非接触式光声成像装置的测试 |
| 4.5.3 非接触式光声成像装置的空间分辨率 |
| 4.5.4 模拟样品实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 成果目录 |
| 致谢 |
| 个人简况 |
（3）光纤光栅信号的高速解调技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅传感信号解调技术发展现状 |
| 1.2.2 光纤光栅信号高速解调技术的研究现状 |
| 1.2.3 小结 |
| 1.3 研究目的及意义 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 光纤光栅传感原理及高速解调技术 |
| 2.1 光纤光栅的传感原理 |
| 2.2 光纤光栅传感信号的高速解调方法 |
| 2.2.1 基于滤波的高速信号解调方法 |
| 2.2.2 基于衍射光栅和探测器阵列解调法 |
| 2.2.3 基于可调谐窄带光源的高速解调方法 |
| 2.2.4 基于阵列波导光栅的光纤光栅高速信号解调方法 |
| 2.2.5 其他方法 |
| 2.3 小结 |
| 3 基于可调谐激光器的光纤光栅高速解调系统 |
| 3.1 解调系统总体方案 |
| 3.2 光路方案设计 |
| 3.2.1 光路构成及工作原理 |
| 3.2.2 光电子器件 |
| 3.2.3 主要参数估算 |
| 3.3 电路方案设计 |
| 3.3.1 激光器控制电路方案及分析 |
| 3.3.2 光电探测器方案及分析 |
| 3.3.3 信号采集处理电路方案及分析 |
| 3.4 激光器控制软件设计 |
| 3.5 小结 |
| 4 可调谐激光器波长的高速控制技术 |
| 4.1 可调谐激光器波长的控制原理 |
| 4.2 电流源与电压源驱动电路的对比和选择 |
| 4.2.1 电流源驱动电路 |
| 4.2.2 电压源驱动电路 |
| 4.2.3 两种驱动电路对比 |
| 4.3 可调谐激光器波长的高速控制电路设计及制作 |
| 4.3.1 二次电源模块 |
| 4.3.2 温控模块 |
| 4.3.3 串口发送和接收模块 |
| 4.3.4 FPGA模块 |
| 4.3.5 PCB设计及制作 |
| 4.4 实验和分析 |
| 4.5 小结 |
| 5 激光器输出波长的标定技术研究 |
| 5.1 激光器静态标定 |
| 5.2 可调谐激光器波长动态标定技术 |
| 5.2.1 可调谐激光器动态标定方案 |
| 5.2.2 可调谐激光器波长动态标定分析 |
| 5.2.3 仿真和参数优化 |
| 5.2.4 动态标定实验 |
| 5.2.5 结果及分析 |
| 5.3 小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 后续工作设想 |
| 参考文献 |
| 附录 A激光器高速扫描控制代码 |
| 攻读博士(硕士)学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）基于掺钴光纤的光纤光栅器件应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光纤光栅的发展 |
| 1.3 光纤光栅的应用 |
| 1.3.1 在通信领域的应用 |
| 1.3.2 在传感领域的应用 |
| 1.4 掺钴光纤及其应用 |
| 1.5 本论文的主要创新点和章节安排 |
| 1.5.1 本论文的主要创新点 |
| 1.5.2 本论文的章节安排 |
| 2 光纤布拉格光栅基本理论及制作技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤布拉格光栅的理论模型 |
| 2.2.1 光纤布拉格光栅的结构模型 |
| 2.2.2 光纤布拉格光栅的射线理论 |
| 2.2.3 光纤布拉格光栅的耦合模理论 |
| 2.3 光纤的光敏性介绍 |
| 2.3.1 光敏性模型 |
| 2.3.2 光纤的紫外增敏技术 |
| 2.4 光纤布拉格光栅的写入技术 |
| 2.4.1 驻波法 |
| 2.4.2 双光束干涉法 |
| 2.4.3 相位掩模板法 |
| 2.5 本研究中使用的载氢装置以及光纤光栅制作系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于掺钴光纤的波长可调窄带滤波器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于掺钴光纤的可调滤波器 |
| 3.2.1 基于掺钴光纤的光纤光栅制作及其光谱特性 |
| 3.2.2 FBG-FP腔的单纵模传输条件 |
| 3.2.3 基于掺钴光纤的单纵模窄带滤波器 |
| 3.2.4 单纵模窄带滤波器的波长调节特性 |
| 3.2.5 波长可调窄带滤波器的时间响应特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于掺钴光纤的热线式微流体流量计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于掺钴光纤的光纤光栅流速/流量计 |
| 4.2.1 掺钴光纤的仿真模型 |
| 4.2.2 基于掺钴光纤的微流体流量/流速传感原理 |
| 4.3 基于掺钴光纤的光纤光栅法布里珀罗腔结构流量计 |
| 4.3.1 集成化的法布里珀罗微腔结构流量计的制作方法 |
| 4.3.2 流量计测量结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于微流控芯片的微结构光纤布拉格光栅流量计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 流量传感器结构设计与仿真计算 |
| 5.2.1 工作原理 |
| 5.2.2 仿真计算结果与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间申请的专利 |
（5）新型结构的光纤的微压传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光纤传感器的发展历程及分类 |
| 1.1.1 光纤迈克尔逊干涉型传感器 |
| 1.1.2 光纤马赫-曾德尔干涉型传感器 |
| 1.1.3 光纤萨格纳克干涉型传感器 |
| 1.1.4 光纤法布里-珀罗干涉型传感器 |
| 1.2 光纤MEMS压力传感器 |
| 1.2.1 微机电系统 |
| 1.2.2 光纤MEMS压力传感器研究现状 |
| 1.3 课题来源及本文研究内容、意义 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 课题研究目的和意义 |
| 1.3.3 课题主要研究内容 |
| 第2章 光纤法布里-珀罗传感器的基本原理 |
| 2.1 光纤法布里-珀罗干涉仪原理——多光束干涉 |
| 2.2 光纤法布里-珀罗传感器结构 |
| 2.2.1 本征型光纤法布里-珀罗传感器 |
| 2.2.2 非本征型光纤法布里-珀罗传感器 |
| 2.2.3 在线型光纤法布里-珀罗传感器 |
| 2.3 光纤法布里-珀罗传感器的解调原理 |
| 2.3.1 强度解调 |
| 2.3.2 相位解调 |
| 2.3.3 波长解调 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于45度光纤的法布里-珀罗波纹膜微压传感器 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 传感器结构分析 |
| 3.3 敏感膜力学模型分析 |
| 3.4 传感器的制作工艺流程 |
| 3.4.1 近紫外光刻 |
| 3.4.2 传感器的封装 |
| 3.4.3 传感器制作工艺流程 |
| 3.5 传感器性能测试 |
| 3.5.1 解调方法 |
| 3.5.2 压力实验 |
| 3.5.3 温度实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于45度光纤的复合法布里-珀罗干涉腔微压传感器 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 传感器的理论模型 |
| 4.3 传感器工艺流程 |
| 4.3.1 硅片的湿法腐蚀 |
| 4.3.2 磁控溅射镀膜 |
| 4.3.3 传感器制作工艺流程 |
| 4.4 传感器性能测试 |
| 4.4.1 压力实验 |
| 4.4.2 温度实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于光纤法兰盘结构的法布里-珀罗微压传感器 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 传感器结构分析 |
| 5.3 传感器制作工艺流程 |
| 5.3.1 阳极键合 |
| 5.3.2 传感器制作工艺流程 |
| 5.4 传感器性能测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结束语 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间发表的学术论文及研究成果 |
| 致谢 |
（6）掺杂光纤珐珀传感器的化学制作与传感特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤珐珀传感器国内外研究现状 |
| 1.3 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 光纤珐珀干涉仪的基本原理、分类和制作方法 |
| 2.1 光纤珐珀干涉仪的基本原理 |
| 2.2 光纤珐珀干涉仪的分类 |
| 2.2.1 本征型光纤珐珀干涉仪传感器 |
| 2.2.2 非本征型光纤珐珀干涉仪传感器 |
| 2.2.3 线性复合腔光纤珐珀传感器 |
| 2.3 光纤珐珀干涉仪在传感方面的应用 |
| 2.3.1 光纤珐珀应变传感器 |
| 2.3.2 光纤珐珀温度传感器 |
| 2.3.3 光纤珐珀压力传感器 |
| 2.3.4 光纤珐珀传感器的其他应用 |
| 2.4 光纤珐珀干涉仪的制作方法 |
| 2.4.1 化学腐蚀制作光纤珐珀腔 |
| 2.4.2 激光热熔制作光纤珐珀腔 |
| 2.4.3 激光材料去除制作光纤珐珀腔 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 化学腐蚀掺铒光纤制作珐珀腔的方法及传感应用 |
| 3.1 化学腐蚀方法在掺铒光纤上制作珐珀腔 |
| 3.1.1 化学腐蚀掺杂光纤制作珐珀腔的基本原理 |
| 3.1.2 化学腐蚀掺铒光纤制作珐珀腔的实验 |
| 3.1.3 掺杂光纤珐珀腔的实验结果分析及讨论 |
| 3.2 掺铒光纤珐珀腔应变传感特性的实验 |
| 3.2.1 掺铒光纤珐珀腔应变传感特性的理论分析 |
| 3.2.2 掺铒光纤珐珀腔应变传感特性的实验结果与分析 |
| 3.3 掺铒光纤珐珀腔温度传感特性的实验 |
| 3.3.1 掺铒光纤珐珀腔温度传感特性的理论分析 |
| 3.3.2 掺铒光纤珐珀腔温度传感特性的实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光放大技术在掺铒光纤珐珀腔中的应用 |
| 4.1 掺铒光纤放大的基本原理 |
| 4.2 基于光放大的掺铒光纤珐珀传感系统的实验与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 化学腐蚀掺硼光纤及其它光纤制作珐珀腔 |
| 5.1 掺硼光纤化学腐蚀制作光纤珐珀腔 |
| 5.1.1 化学腐蚀掺硼光纤制作珐珀腔的实验 |
| 5.1.2 掺硼光纤珐珀腔的应变温度传感特性 |
| 5.1.3 化学腐蚀掺硼光纤制作珐珀腔的结果分析与讨论 |
| 5.2 掺锗光纤化学腐蚀的实验 |
| 5.3 多模光纤化学腐蚀制作光纤珐珀腔 |
| 5.4 单模光纤化学腐蚀的实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的研究成果 |
（7）基于空芯光子晶体光纤的微小型非本征光纤法布里-珀罗干涉应变传感器（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 新型非本征型光纤法布里-珀罗传感器结构及原理 |
| 3 实验结果及讨论 |
| 4 结 论 |
（8）光纤MEMS法布里—珀罗压力传感器的解调和复用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 前言 |
| 1.1 光纤传感器的特点 |
| 1.2 光纤传感器的分类 |
| 1.3 光纤传感器的研究现状及发展方向 |
| 1.3.1 国内外的研究状况及光纤微机电系统(MEMS)传感器的特点 |
| 1.3.2 光纤传感器的发展方向 |
| 1.4 课题来源及本文主要研究内容 |
| 第二章 光纤法布里—珀罗传感器调制解调系统的原理 |
| 2.1 光的多光束干涉 |
| 2.2 光纤法布里—珀罗传感器的解调原理 |
| 2.2.1 强度解调法 |
| 2.2.2 相位解调法 |
| 第三章 光纤 MEMS法布里—珀罗压力传感器的强度调制和双波长法解调 |
| 3.1 光纤 MEMS压力传感器的强度调制 |
| 3.1.1 光纤 MEMS压力传感器强度调制的原理 |
| 3.1.2 光纤 MEMS压力传感器强度调制的数值模拟 |
| 3.2 双波长解调原理 |
| 3.3 实验系统与测量结果 |
| 3.3.1 实验系统 |
| 3.3.2 测量结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光纤 MEMS法布里—珀罗压力传感器的波长调制和傅里叶变换法解调 |
| 4.1 基本原理 |
| 4.2 分辨率分析及频谱插值 |
| 4.3 压力测量结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 传感器的复用系统和准分布式测量 |
| 5.1 基于强度法的波分复用系统 |
| 5.1.1 AWG原理简介 |
| 5.1.2 光纤 MEMS法布里—珀罗压力传感器的复用系统 |
| 5.2 基于波长法的空分复用系统 |
| 5.2.1 光纤 MEMS法布里—珀罗压力传感器的复用系统 |
| 5.2.2 空分复用压力测量操作系统简介 |
| 5.3 本章小结 |
| 结束语 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 读研期间的科研成果 |
| 致谢 |
（9）白光非本征法布里—珀罗干涉光纤传感器及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 选题的依据与意义 |
| 1.3 论文的结构 |
| 2 非本征法布里-珀罗光纤传感器的基本原理 |
| 2.1 法布里-珀罗光纤传感器 |
| 2.1.1 IFPI光纤传感器的典型结构 |
| 2.1.2 EFPI光纤传感器的典型结构 |
| 2.2 EFPI光纤传感器的干涉原理 |
| 2.2.1 EFPI光纤传感器的干涉模型 |
| 2.2.2 单模 EFPI光纤传感器干涉对比度 |
| 2.2.2 多模 EFPI光纤传感器干涉对比度 |
| 2.3 EFPI光纤传感器传感机理 |
| 2.3.1 EFPI光纤传感器压力传感机理 |
| 2.3.2 EFPI光纤传感器温度传感机理 |
| 2.3.3 EFPI光纤传感器应变传感机理 |
| 2.4 EFPI光纤传感器解调技术 |
| 2.4.1 基于相干光源/直接强度探测的解调方法 |
| 2.4.2 基于白光干涉的解调方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光谱域白光 EFPI光纤传感器系统 |
| 3.1 基于微型光纤光谱仪的光谱域白光 EFPI光纤传感系统 |
| 3.1.1 微型光纤光谱仪 |
| 3.1.2 白光宽谱光源 |
| 3.1.3 光纤耦合器和传输光纤 |
| 3.2 光源参考谱提取及干涉信号归一化的方法 |
| 3.2.1 通过稳定光源光谱的存储实现干涉信号归一化 |
| 3.2.2 通过Hilbert变换实现干涉信号的在线归一化 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于谱峰追踪的光谱域 EFPI光纤传感器解调技术 |
| 4.1 光谱信号的降噪光滑和谱峰的精确定位 |
| 4.2 基于谱峰追踪实现 EFPI传感器腔长的测量 |
| 4.2.1 单峰测量方式 |
| 4.2.2 双峰测量方式 |
| 4.2.3 利用神经网络实现谱峰级次辨识的解调技术 |
| 4.3 EFPI光纤传感器基于神经网络解调技术的应变测量实验 |
| 4.3.1 EFPI光纤应变传感器的标定 |
| 4.3.2 EFPI光纤应变传感器的性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于交叉相关运算的光谱域 EFPI光纤传感器解调技术 |
| 5.1 基于交叉相关实现 EFPI传感器腔长的测量 |
| 5.2 交叉相关运算的离散化形式 |
| 5.3 离散交叉相关的快速算法 |
| 5.4 通过快速傅立叶变换对 EFPI光纤传感器计算腔长的预估 |
| 5.4.1 离散傅立叶变换 DFT和快速傅立叶变换 FFT |
| 5.4.2 基于 FFT实现 EFPI传感器腔长的测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于交叉相关解调技术的EFPI光纤传感系统性能评价 |
| 6.1 评价 EFPI光纤传感器测量性能的指标 |
| 6.2 基于交叉相关解调技术的EFPI传感系统测量稳定性考察 |
| 6.3 EFPI光纤传感器的退火效应 |
| 6.4 基于交叉相关解调技术的EFPI光纤传感器测量实验 |
| 6.4.1 EFPI光纤温度传感器的测量实验 |
| 6.4.2 EFPI光纤压力传感器的测量实验 |
| 6.4.3 EFPI光纤应变传感器的测量实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 光谱域白光 EFPI光纤传感系统的复用技术 |
| 7.1 EFPI光纤传感器基于光开关的复用 |
| 7.2 EFPI光纤传感器基于多光源的复用 |
| 7.3 不同腔长 EFPI光纤传感器的频分复用 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 大连理工大学学位论文版权使用授权书 |
（10）应用于高温高压测量的非本征型光纤法布里-珀罗传感器系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光纤传感器的特点及发展过程 |
| 1.2 光纤传感器的研究现状 |
| 1.3 本论文研究工作的意义 |
| 1.4 本论文的结构 |
| 参考文献 |
| 2 光纤法布里-珀罗传感器的基本原理 |
| 2.1 光纤法布里-珀罗传感器结构 |
| 2.1.1 本征型光纤法布里-珀罗传感器 |
| 2.1.2 非本征型光纤法布里-珀罗传感器 |
| 2.1.3 其他类型光纤法布里-珀罗传感器 |
| 2.2 光纤法布里-珀罗传感器的解调方法 |
| 2.2.1 强度解调 |
| 2.2.2 相位解调 |
| 2.2.3 波长解调 |
| 2.3 光纤法布里-珀罗传感器的复用技术 |
| 2.3.1 波分复用技术 |
| 2.3.2 频分复用技术 |
| 2.3.3 时分复用技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 3 自补偿型非本征光纤法布里-珀罗传感器系统研究 |
| 3.1 干涉、强度结合自补偿型解调系统研究 |
| 3.1.1 自补偿机理研究 |
| 3.1.2 系统设计 |
| 3.1.3 测量结果和讨论 |
| 3.2 反相位干涉、强度结合自补偿型解调系统研究 |
| 3.2.1 系统组成 |
| 3.2.2 反相位自补偿解调机理研究 |
| 3.2.3 测量结果和讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 4 非本征型光纤法布里-珀罗传感头制作技术与优化设计研究 |
| 4.1 非本征型光纤法-珀传感头的制作方法 |
| 4.2 非本征型光纤法-珀传感头工作特性研究 |
| 4.2.1 干涉对比度研究 |
| 4.2.2 对比度影响因素讨论 |
| 4.3 非本征型光纤法-珀传感头的设计及优化 |
| 4.3.1 非本征型光纤法-珀传感头设计 |
| 4.3.2 传感头的优化及温度和压力交叉敏感问题研究 |
| 4.3.3 非本征型光纤法-珀传感头的封装 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 5 非本征光纤法布里-珀罗传感器多参量测量的实验研究 |
| 5.1 光纤传感器的性能指标 |
| 5.2 温度测量的实验研究 |
| 5.2.1 温度传感器的标定 |
| 5.2.2 温度传感器性能测试 |
| 5.3 压力测量的实验研究 |
| 5.3.1 压力传感器的标定 |
| 5.3.2 压力传感器性能测试 |
| 5.4 低压测量的实验研究 |
| 5.4.1 垂直式低压测量传感头的结构设计及测量 |
| 5.4.2 平行式低压测量传感头的结构设计及测量 |
| 5.5 振动测量的实验研究 |
| 5.5.1 振动测量系统 |
| 5.5.2 响应频率测量 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 6 非本征光纤法布里-珀罗传感器系统应用于高温高压测量研究 |
| 6.1 时分复用型光纤法布里-珀罗温度和压力传感系统 |
| 6.2 高温高压环境测量 |
| 6.2.1 实验室高温高压环境模拟 |
| 6.2.2 温度测量 |
| 6.2.3 压力测量 |
| 6.3 用于井下高温高压测量的传感器系统 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 创新点摘要 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 大连理工大学学位论文版权使用授权书 |
四、A Novel Extrinsic Fiber-Optic Fabry-Perot Strain Sensor System Based on Optical Amplification（论文参考文献）
- [1]BOTDR传感系统性能优化方法研究[D]. 王健健. 华北电力大学(北京), 2021
- [2]全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的研制及其在全光学光声成像应用中的实验研究[D]. 赵鑫. 山西大学, 2020(12)
- [3]光纤光栅信号的高速解调技术研究[D]. 梁宏光. 中国运载火箭技术研究院, 2019(03)
- [4]基于掺钴光纤的光纤光栅器件应用研究[D]. 李莹. 浙江大学, 2018(04)
- [5]新型结构的光纤的微压传感器的研究[D]. 朱佳利. 南京师范大学, 2016(02)
- [6]掺杂光纤珐珀传感器的化学制作与传感特性[D]. 徐兵. 电子科技大学, 2009(11)
- [7]基于空芯光子晶体光纤的微小型非本征光纤法布里-珀罗干涉应变传感器[J]. 段德稳,朱涛,饶云江,杨晓辰. 光学学报, 2008(01)
- [8]光纤MEMS法布里—珀罗压力传感器的解调和复用[D]. 倪小琦. 南京师范大学, 2007(03)
- [9]白光非本征法布里—珀罗干涉光纤传感器及其应用研究[D]. 荆振国. 大连理工大学, 2006(12)
- [10]应用于高温高压测量的非本征型光纤法布里-珀罗传感器系统研究[D]. 张桂菊. 大连理工大学, 2006(04)