本文關(guān)鍵詞：面向海洋應(yīng)用的光纖光柵溫度測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 海洋 光纖光柵 溫度傳感器 溫度監(jiān)測(cè) FBGA

【摘要】：海水溫度是海洋環(huán)境的重要參數(shù),對(duì)其分布與變化的描述和分析在海洋監(jiān)測(cè)和科學(xué)研究中都有著舉足輕重的地位。光纖光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)傳感器天然的抗電磁干擾、遠(yuǎn)距離傳輸、易大量復(fù)用、靈敏度高等特點(diǎn)使其在海洋探測(cè)中的應(yīng)用逐漸引起人們的關(guān)注。本文以實(shí)現(xiàn)海洋高靈敏度、高精度、快速測(cè)溫為目標(biāo),對(duì)相關(guān)理論和實(shí)現(xiàn)方法開(kāi)展了一系列的深入研究。主要研究工作如下:第一,針對(duì)傳統(tǒng)海洋測(cè)溫傳感器響應(yīng)速度慢、線性度差等問(wèn)題,研制一種適用于海洋溫度測(cè)量的基于金屬管和彈簧結(jié)構(gòu)的FBG溫度傳感器,其具有線性度好、靈敏度高、精度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。第二,針對(duì)現(xiàn)有光纖光柵測(cè)量系統(tǒng)解調(diào)速度慢、價(jià)格高、精度較低的問(wèn)題,基于海洋測(cè)溫需求提出一種體積小、成本低、響應(yīng)速度快、精度高的基于FBGA(Fiber Bragg Grating Analyzer)的光纖光柵溫度測(cè)量方法。該方法采用F-P熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)具為參考光柵的波長(zhǎng)校準(zhǔn)算法,解決了FBGA自身波長(zhǎng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度差的問(wèn)題,提高了系統(tǒng)的測(cè)試精度和穩(wěn)定性。第三,針對(duì)FBG溫度傳感器的應(yīng)用需求和設(shè)計(jì)目標(biāo),基于海洋工作環(huán)境通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。結(jié)果表明,研制的傳感器完全避免了溫度-應(yīng)變的交叉影響,溫度靈敏度為27pm/℃,響應(yīng)時(shí)間可達(dá)58.5ms。第四,研制一種面向海洋應(yīng)用的光纖光柵溫度測(cè)量系統(tǒng),并進(jìn)行了溫度測(cè)量系統(tǒng)的綜合性能測(cè)試與分析,結(jié)果表明該測(cè)量系統(tǒng)具有較好的線性度、重復(fù)性和穩(wěn)定性,能夠滿足±0.1℃測(cè)溫精度和快速響應(yīng)的要求。
【關(guān)鍵詞】：海洋 光纖光柵 溫度傳感器 溫度監(jiān)測(cè) FBGA
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P716
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題綜述10-12
• 1.1.1 課題來(lái)源10
• 1.1.2 課題的提出10-11
• 1.1.3 課題目的和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 傳統(tǒng)海洋測(cè)溫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 光纖光柵在海洋測(cè)溫中的研究進(jìn)展13-15
• 1.3 本文的主要研究工作和內(nèi)容15-18
• 2 光纖光柵傳感理論與解調(diào)技術(shù)18-28
• 2.1 光纖光柵傳感原理18-21
• 2.1.1 溫度傳感原理19-20
• 2.1.2 應(yīng)力傳感原理20-21
• 2.1.3 溫度-應(yīng)力交叉敏感問(wèn)題21
• 2.2 光纖光柵復(fù)用技術(shù)21-23
• 2.2.1 波分復(fù)用21-22
• 2.2.2 時(shí)分復(fù)用22-23
• 2.2.3 空分復(fù)用23
• 2.3 光纖光柵解調(diào)技術(shù)23-26
• 2.3.1 濾波法23-25
• 2.3.2 干涉法25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 3 光纖光柵溫度傳感器研制28-50
• 3.1 海洋溫度傳感器測(cè)量需求28-29
• 3.2 典型FBG溫度傳感器的封裝結(jié)構(gòu)29-33
• 3.2.1 聚合物封裝29-30
• 3.2.2 片式封裝30-31
• 3.2.3 管式封裝31-33
• 3.3 傳感器研制33-45
• 3.3.1 材料選擇34-38
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-39
• 3.3.3 封裝工藝39-41
• 3.3.4 鎧裝工藝41-42
• 3.3.5 靈敏度計(jì)算42-43
• 3.3.6 響應(yīng)時(shí)間分析與計(jì)算43-45
• 3.4 傳感器穩(wěn)定性分析45-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 4 光纖光柵溫度測(cè)量系統(tǒng)研究50-64
• 4.1 光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)50
• 4.2 光纖光柵溫度傳感器50-51
• 4.3 高精度解調(diào)儀系統(tǒng)51-58
• 4.3.1 FBGA模塊及其解調(diào)原理51-55
• 4.3.2 寬帶光源55-56
• 4.3.3 單模光纖56
• 4.3.4 光纖耦合器56-57
• 4.3.5 隔離器57-58
• 4.3.6 光開(kāi)關(guān)58
• 4.4 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)校正測(cè)量系統(tǒng)58-63
• 4.4.1 基于F-P濾波器的串聯(lián)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)校正系統(tǒng)58-60
• 4.4.2 基于F-P濾波器的并聯(lián)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)校正系統(tǒng)60-61
• 4.4.3 基于FBGA的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)校正系統(tǒng)61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 光纖光柵溫度測(cè)量系統(tǒng)性能測(cè)試與分析64-78
• 5.1 溫度靈敏度測(cè)試64-66
• 5.2 響應(yīng)時(shí)間測(cè)試66-70
• 5.2.1 響應(yīng)時(shí)間模擬仿真66-68
• 5.2.2 響應(yīng)時(shí)間測(cè)試實(shí)驗(yàn)68-70
• 5.3 壓力敏感性測(cè)試70-74
• 5.4 溫度特性測(cè)試74-75
• 5.5 系統(tǒng)重復(fù)性測(cè)試75-76
• 5.6 MOI解調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析76-77
• 5.7 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 全文工作總結(jié)78
• 6.2 研究展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 作者簡(jiǎn)歷86-88
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集88

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1 辛雨,余重秀,吳強(qiáng),忻向軍,胡樂(lè)輝,姚德啟;光纖光柵的幾種調(diào)諧方法[J];光通信研究;2002年05期

2 夏光瓊,吳正茂,陳建國(guó);考慮光纖光柵反射率分布的外腔半導(dǎo)體激光器的理論模型[J];中國(guó)激光;2002年04期

3 黃永清,宋繼恩,李建新,夏月輝,陳雪,任曉敏;利用均勻光纖光柵模擬長(zhǎng)距離光纖的理論和實(shí)驗(yàn)研究[J];光電子·激光;2003年03期

4 黃權(quán);秦子雄;曾慶科;周春新;羅玖田;王志高;;光纖光柵制作技術(shù)的最新進(jìn)展[J];光通信技術(shù);2006年06期

5 劉洋;王小兵;孫斌;張璽;程勇;王立軍;;光纖光柵制作技術(shù)研究[J];激光與紅外;2007年04期

6 肖永良;;光纖光柵的制作方法[J];科技信息(學(xué)術(shù)研究);2007年03期

7 張洪憲;;光纖光柵傳感器技術(shù)及其應(yīng)用[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年03期

8 史雙瑾;邱琪;邱志成;廖云;熊彩東;;基于光纖光柵的實(shí)時(shí)延時(shí)技術(shù)[J];半導(dǎo)體光電;2009年05期

9 李燕;陳建軍;;啁啾型光纖光柵原理及制作技術(shù)[J];軟件導(dǎo)刊;2010年10期

10 ;香港理工大學(xué)研發(fā)光纖光柵監(jiān)測(cè)技術(shù)試用于全國(guó)高鐵[J];硅谷;2011年15期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳熙源;;光纖光柵在測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用[A];加入WTO和中國(guó)科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對(duì)策（下冊(cè)）[C];2002年

2 史巍巍;胡婷婷;;光纖光柵探測(cè)超聲波的研究現(xiàn)狀淺析[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

3 黃銳;蔡海文;方祖捷;陳高庭;;調(diào)節(jié)光纖光柵參數(shù)的一種新方法[A];全國(guó)第十次光纖通信暨第十一屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2001）論文集[C];2001年

4 周文;陳抗生;章獻(xiàn)民;葉險(xiǎn)峰;;光纖光柵的研究與發(fā)展[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊(cè)）[C];1999年

5 章獻(xiàn)民;陳抗生;;光纖光柵在微波毫米波光子學(xué)中的應(yīng)用[A];2001年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2001年

6 文慶珍;黃俊斌;趙培仲;;封裝聚合物對(duì)光纖光柵壓力傳感增敏的影響[A];2004年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文集[C];2004年

7 劉全;吳建宏;陳剛;方玲玲;;用于制作光纖光柵相位掩模的衍射特性分析[A];全國(guó)第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

8 鄭偉;卓仲暢;蘇雪梅;于永森;張玉書(shū);;利用取樣光纖光柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量[A];全國(guó)第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

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10 姜富強(qiáng);趙磊;孫偉民;朱玉華;李金娟;;載氫光纖光柵退火特性研究[A];江蘇、山東、河南、江西、黑龍江五省光學(xué)（激光）聯(lián)合學(xué)術(shù)'05年會(huì)論文集[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 楊鳳鳴;神奇的光纖光柵[N];中國(guó)電力報(bào);2004年

2 特約記者 金紅;三項(xiàng)地災(zāi)監(jiān)測(cè)儀獲國(guó)家專利[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2011年

3 盧慶儒;高速光纖傳輸應(yīng)用中元件技術(shù)趨勢(shì)(4)[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

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1 張業(yè)斌;基于光學(xué)加熱的新型光纖光柵折射率傳感器的研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 姜暖;用于光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的光纖光柵陣列和新型光柵器件研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

3 張金濤;光纖光柵傳感器復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

4 張曉強(qiáng);光纖中渦旋光束的產(chǎn)生與調(diào)控研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

5 姚爽;光纖光柵激光器及其傳感應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2016年

6 陳哲敏;光纖光柵動(dòng)態(tài)應(yīng)力和折射率傳感研究[D];浙江大學(xué);2008年

7 孫偉民;基于熒光光纖光柵的應(yīng)變與溫度同時(shí)測(cè)試技術(shù)[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

8 王國(guó)東;啁啾光纖光柵的優(yōu)化設(shè)計(jì)與光纖光柵模擬軟件的開(kāi)發(fā)[D];吉林大學(xué);2006年

9 姜莉;光纖光柵寫(xiě)入及其應(yīng)用研究[D];南開(kāi)大學(xué);2005年

10 楊亦飛;工程化光纖光柵傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D];南開(kāi)大學(xué);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉慧瑩;基于光纖光柵和MZ干涉儀的全光纖傳感器研究[D];天津理工大學(xué);2015年

2 藺際超;基于磁流體包覆復(fù)合光纖光柵的磁場(chǎng)傳感器研究[D];天津理工大學(xué);2015年

3 王靜怡;薄包層光纖光柵理論及色散特性研究[D];天津理工大學(xué);2015年

4 彭李;基于光纖光柵應(yīng)變樁的邊坡結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)與穩(wěn)定性灰色模型研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

5 周豐洲;相位取樣型光纖光柵多信道幅頻與相頻濾波性能研究[D];西南交通大學(xué);2014年

6 孫高盼;基于光纖光柵的鋼軌溫度力監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姜紅;光纖光柵測(cè)試技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2015年

8 陳韓彬;基于CDMA技術(shù)的光纖光柵傳感系統(tǒng)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

9 米秋實(shí);光纖光柵傳感技術(shù)在軌道狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

10 王露;基于光纖光柵Sagnac環(huán)微波光子濾波器的研究[D];上海師范大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：692409