一、A Novel Method of Edge Filter Linear Demodulation Using Long Period Grating in Fiber Sensor System（论文文献综述）
丁志超[1]（2021）在《光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究》文中研究说明光学传感器因其结构简单、响应速度快、设计灵活及抗电磁干扰等优点,在推动新一代物联网和智能传感技术的发展中起着举足轻重的作用。同时这些新兴技术的发展也对光学传感的相关性能和技术提出了更高要求。本学位论文从提升传感器的性能参数方面入手提出了三种传感系统,即具有三段高双折射光纤（HBFs）的高双折射光纤环镜（HiBi-FLM）传感器、高双折射光纤环镜结合光纤布拉格光栅（FBG）传感器、基于游标效应的级联高双折射光纤环镜传感器,每个传感系统都涉及到新的传感机制。此外,论文还提出了两种基于边缘滤波的、用于光纤光栅传感器波长解调的方法,分别是基于高双折射光纤环镜的FBG波长解调系统、基于致密阵列宽带锯齿波（JAWS）滤波器的FBG波长解调系统,两个波长解调系统都涉及到新的波长解调方法。论文主体内容的每一章都围绕一种传感系统或波长解调系统展开,从理论与实验两方面分别介绍了系统原理、关键器件设计与实现及系统的性能参数,取得的主要研究成果及创新点如下:1.提出并搭建了结合三段高双折射光纤（HBFs）的高双折射光纤环镜传感系统。设计了一种结合三段高双折射光纤的高双折射光纤环镜传感器,使用琼斯矩阵推导了具有任意段HBF的HiBi-FLM透射谱表达式,通过将三段HBFs式HiBi-FLM的透射谱表达式对温度、应变进行微分得到透射谱中谐振谷的温度、应变灵敏度表达式,仿真了结合三段HBFs的HiBi-FLM的透射谱,仿真结果与实验测量基本吻合。实验证明了此传感器的温度与应变区分能力,所提出传感器的温度和应变测量分辨率分别为±0.3℃、±12με。2.提出并搭建了结合一段HBF和一个FBG的HiBi-FLM传感系统。由于HiBiFLM透射谱中谐振谷和FBG谐振峰的温度、应变灵敏度不同,因此可通过将测量目标谐振谷和FBG谐振峰的温度、应变灵敏度构成传感系数矩阵。使用提出的传感器进行温度、应变同时测量时,只需测出目标谐振谷和FBG谐振峰的波长漂移,再结合传感系数矩阵,可解耦温度和应变变化分别对波长漂移的影响,得出环境温度和应变的变化量。实验测量了所提出传感结构的温度、应变响应特性,传感器的温度、应变测量分辨率分别被实验测量为±0.5℃和±22με。3.提出并搭建了基于级联HiBi-FLM的具有游标效应的高灵敏度温度传感系统。由于HiBi-FLM透射谱具有周期性,因此可将其看作光学刻度尺,通过级联两个分度值略微不同的光学刻度尺,可在级联输出中形成游标光谱,从而放大单个HiBi-FLM透射谱的周期,当单个HiBi-FLM的透射谱发生小的漂移时,级联结构的游标谱将向相应方向发生一个放大倍数的漂移,从而实现测量灵敏度和分辨率的放大。理论阐述和仿真了基于级联光纤干涉仪的光学游标效应的具体实现过程,给出了游标效应放大倍数的计算公式并推导了级联干涉仪透射谱的方程。提出使用洛伦兹拟合算法和高斯拟合算法来拟合游标谱的包络,恢复了目标包络峰值,从而实现对级联结构游标谱移的精确标定。实验制作了级联HiBi-FLM传感器,测量了所制作传感器的温度特性,实验结果表明级联结构透射谱波长漂移灵敏度是单个HiBi-FLM的M倍,M与理论预测值基本一致。提出通过减小两个干涉仪的自由光谱范围（FSR）之差可进一步提升级联结构的灵敏度和分辨率,实验制作了FSR之差更小的两个HiBiFLMs,并测量了单个和级联HiBi-FLM结构的温度响应特性,实现了级联结构温度灵敏度、分辨率的更大倍数放大。4.提出并搭建了基于交叉HiBi-FLMs的FBG波长快速解调系统。阐述了基于边缘滤波器的波长解调系统的众多优点,提出可将两个HiBi-FLMs透射谱中周期性的上升沿（或下降沿）用作边缘滤波器来解调FBG的谐振波长,两个信道的解调结果取对数再相减是FBG谐振波长的一次函数,从而实现对FBG环境参量的线性映射。实验制作了满足实验需要的具有特定FSRs的两个HiBiFLM,在系统设计中使用波分复用和时分复用技术实现对多路传感信号的同时解调,从而实现同时对多点振动情况进行动态监测并重建了铁管振幅的幅度谱。所提出波长解调系统具有结构简单、成本低、设计灵活、解调速度快等优点,其有望在超快动态现象监测、地震监测和高分辨率传感领域得到广泛应用。5.提出并搭建了基于致密阵列宽带锯齿（JAWS）滤波器的FBG波长解调系统。使用菲涅尔衍射分析方法推导了有限反射虚像相位阵列（FRVIA）的谱色散公式,并仿真了FRVIA的色散谱和基于FRIVA的JAWS滤波器的光谱。实验制作了基于FRVIA的JAWS滤波器,测量的JAWS滤波器的光谱与仿真结果基本一致。使用搭建的JAWS滤波器实现了对三路FBGs信号的实时动态解调,监测到了铁管振幅的实时动态变化,并计算了应变波在铁管中的传播速度。推导了采集到的电压数据和铁管振幅之间的映射关系。所提出的波长解调系统可实现对变化频率小于等于200 k Hz的FBG环境参量信号的探测与解调,它具有解调速度快、抗电磁干扰、使用灵活、成本低等优点,其有望在分子动力学传感和航空航天诊断等超快动态现象监测、高速通信、超快超高分辨率传感、结构健康监测、医疗等领域得到广泛应用。
贺静[2]（2021）在《血运光学传感解调方法研究》文中提出互联网的飞速发展加速了整个社会的产业变革,伴随着5G通信、大数据以及人工智能技术的广泛应用,实现万物互联成为信息化时代发展的首要目标。传感器是物联网中不可或缺的组成部分,而光学传感器以其优良的性能备受关注。随着智能化探测精确度需求的不断增长,将光学传感技术与传统产业相融合成为未来发展的重要方向。获取精准的波长漂移量、提高传感系统的解调灵敏度成为保证物理量在线监测可靠性的研究重点。基于光栅传感器波长解调中的边缘滤波原理,本文研究了全光纤组合器件的传输特性,重点分析基于微谐振环的全光纤双路边缘解调性能,同时基于LabVIEW开发了光栅传感器的温度监测上位机软件;基于人体组织光学传播理论,提出了双波长多探测器的全方位血氧饱和度检测方案;在此基础上,提出将光栅温度传感与血氧饱和度光学探测相结合,实现温度与血氧的二元监测,为皮瓣的血运状态检测提供有效依据。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）提出了全光纤组合器件应用于边缘线性解调的特性分析。依次研究全光纤单级马赫曾德尔干涉结构、全光纤多级马赫曾德尔干涉结构以及全光纤微环谐振器的工作原理,仿真结果表明:当两个耦合器为3dB耦合器时,单级马赫曾德尔干涉结构得到最大的输出光谱线性范围;当第二耦合角为0.25π,第一耦合角和第三耦合角的相加值为0.25π时,多级马赫曾德尔干涉结构具有最优的解调特性;全光纤微环谐振器的传输特性与归一化传输系数以及光纤损耗系数有关,且输出光谱线性范围随这两个参数的增大而增大。（2）提出了一种应用于光栅波长解调系统中的微谐振环全光纤双路边缘解调方案。采用传输矩阵法推导了上下两路输出谱响应的解析表达式,并对其传递函数和输出结果进行了仿真和分析。仿真结果表明:双通道波长解调的先决条件是微环累计相位与干涉仪臂间相位延迟比例为1/2。当微环无损耗时,解调精度随着微环耦合系数K的减小而增加,但波长范围变窄。输出特性满足数学表达式Tout1（k1,k2）=Tout1（π/2-k1,π/2-k2）。此外,不同的传输损耗因子α对传输频谱的影响也不相同。通过调整各种参数,详细探讨了两个端口的波长解调范围和精度之间的差异。最后基于LabVIEW开发了光栅传感器的温度监测上位机软件,实现了温度报警、实时温度监测、光谱图、参数设置以及历史数据复现功能。（3）提出了一种基于双波长多探测器的全方位血氧饱和度测量传感方案。首先建立生物组织光学模型,利用Monte Carlo仿真得到了光子的局部迁移路径,从而提出了双波长多方位的血氧饱和度测量结构,并进行了理论推导;随后分析人体组织中的摩尔吸收系数曲线,选取最佳光源650nm和850nm;在此基础上,将光栅传感器与血氧检测相结合实现温度与血氧的二元监测,设计了适用于皮瓣血运检测的光学传感系统;最后搭建了光电测试系统,对20名志愿者进行血氧以及温度值探测,实验结果表明:血氧的测量值与参考值相对误差处在-3.03%～2.11%,温度的测量值与参考值温差处在-0.3℃～0.4℃,两者数据较为接近,说明本方案提出的血运光电测试系统能够基本实现预期功能,进一步验证了该方案的可行性与准确性。
金林[3]（2020）在《基于倾斜光纤光栅的传感解调系统研究》文中进行了进一步梳理倾斜光纤光栅（TFBG）是一种特殊的短周期光纤光栅,由于光栅平面与光纤轴向呈一定角度,导致一部分入射光被耦合为后向传导的包层模,另一部分入射光被耦合为后向传导的纤芯模,所以它具有非常丰富的透射谱和反射谱,可以被广泛地用于传感与解调的领域中。本文根据倾斜光纤光栅的光谱特性,设计了一种基于TFBG的边缘滤波器,从而实现对传感信号的波长解调。主要完成的工作如下:1.首先讨论了FBG的相关知识,然后介绍了倾斜光栅的一些内容,主要有光栅的发展、写制和应用,最后介绍了光纤光栅解调技术。2.分析TFBG的基本结构,推导出TFBG纤芯基模、包层模的反射率、布拉格谐振波长和包层模谐振波长等表达式。3.在TFBG理论学习的基础上,分析了不同结构参量对TFBG光谱特性的影响,主要包括光栅参数、纤芯参数、包层参数和环境折射率对透射光谱的影响,最终总结了不同结构参量之间的补偿作用。4.研究了级联TFBG的折射率传感特性,发现级联TFBG在微小环境折射率变化范围内灵敏度非常高,可以达到105数量级,是可以广泛地应用于高精度折射率传感领域,对比单一TFBG发现,级联TFBG能将折射率检测精度提高一倍。5.以TFBG为基础,结合边缘滤波解调技术,设计了基于倾斜光纤光栅的传感解调系统,该系统可以实现同时对四个中心波长不同温度传感信号进行波长解调。在保证系统检测灵敏度不降低的条件下,该系统的检测速度是单波长传感解调系统检测速度的四倍。
缪松岑[4]（2020）在《分布式级联长周期光纤光栅解调复用的系统设计实现》文中研究说明光纤传感器自问世以来便得到了广泛的关注和研究,长周期光纤光栅和级联的长周期光纤光栅传感器是近年来光纤传感器研究的重要分支。它们具有体积小、质量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、易于接入光纤网络和对多种参量敏感等优点,但由于长周期光纤光栅和级联长周期光纤光栅特殊的耦合模式和光谱特性,鲜有分布式的解调复用系统的提出,严重阻碍了长周期光纤光栅和级联长周期光纤光栅实现分布式传感。首先,本文从光纤光栅的基本理论出发,对长周期光纤光栅的耦合方程和传输矩阵进行了推导,分析了不同光栅参数下的长周期光纤光栅的光谱特性,为改进长周期光纤光栅的光谱特性提供了依据。其次,以长周期光纤光栅理论为基础,对级联长周期光纤光栅的传输矩阵进行了推导,分析了不同结构参数下的级联长周期光纤光栅的光谱特性。基于级联长周期光纤光栅的传感原理,对级联长周期光纤光栅的折射率、温度和应变传感特性进行了分析。针对级联长周期光纤光栅折射率的非线性传感特性,难以准确预测折射率大小的问题,提出了基于自适应神经模糊系统的折射率预测模型,实现了对折射率大小的预测,为级联长周期光纤光栅传感器的设计和实用化提供了依据。最后,根据级联长周期光纤光栅的工作模式,选择将传统的光谱仪解调与虚拟仪器技术相结合、通过光开关进行光路切换的方法,设计了分布式级联长周期光纤光栅的解调复用系统,并基于计算机上的Lab VIEW平台对设计的系统各模块进行编程设计,实现了各个级联长周期光纤光栅的光谱还原、谐振波长和温度解调,设计的系统具有精度高、兼容性强、操作界面友好等优点。
周建明[5]（2020）在《基于边缘滤波和阻尼衰减的光纤光栅冲击能测量研究》文中提出本文利用布拉格光纤光栅（FBG）边缘滤波法原理,探究了一种根据冲击大小不同的两段式光纤光栅冲击能新型实时解调方法。在较小冲击时,根据光纤光栅边缘滤波法的理论基础,研究了一种以窄带宽激光器为不动“探针”,利用光纤光栅自身反射光谱边缘移动进行反向滤波,根据反射回的光功率特性来解调处理的方法。在较大冲击时,根据板材阻尼衰减系数的不同,研究了不同板材的冲击信号衰减时间与冲击能量大小的关系。本文有如下创新点:一、设计了一种不需要用光谱仪实时测量布拉格光纤光栅中心波长,就可以解调出低速冲击能大小的方法。将传统的边缘滤波法中使用的宽带光源替换为窄线宽激光光源,以布拉格光纤光栅本身反射光谱边缘作为滤波器,大大提高了冲击能解调的灵敏度。二、利用受迫振动能量衰减与时间的关系,猜想并设计实验验证了一种当冲击能较大,超出光纤光栅中心波长移动极限时,对于该冲击能信号大小的解调方法。本文研究的工作内容与实验结果如下:第一章,叙述了光纤光栅传感技术的发展历程。从光纤光栅传统应用出发,说明了光纤光栅对冲击能测量的意义和该研究的国内外进展。第二章,介绍了光纤光栅的发现历史,刻写技术,经典理论,以及传感方面的应用。并对布拉格光纤光栅,长周期光纤光栅（LPFG）,级联布拉格光纤光栅通过MATLAB软件进行了模拟仿真。第三章,着重叙述了光纤光栅解调技术的发展,介绍了匹配滤波解调法,F-P滤波解调法,可调谐光源解调法。承上启下,最后引出了我们将要重点研究的边缘滤波法解调技术。第四章,叙述了一种基于边缘滤波解调原理的新型冲击能测量方案。对于小球冲击铝板的过程,实验采用光纤光栅光谱右边缘移动滤波解调方法。实验结果表明,在1-16g范围内,当能量较低时,采用反向边缘滤波解调方式,最高拟合度达到0.988,最高灵敏度为7.476mv/g,拟合度灵敏度均较好。第五章,叙述了一种基于阻尼衰减原理的冲击能解调方案。对于质量为10-90g的小球冲击亚克力板（PMMA）和铝板的过程,研究了一种基于阻尼衰减原理的新型解调方法。实验搭建了光纤光栅传感系统,对冲击能产生的复杂振动波,运用MATLAB取电压峰值包络线进行数据处理。实验结果表明,当冲击能较大时,采用包络峰值衰减10%时所对应的时间长度作为解调依据,拟合性较好,亚克力板和铝板的拟合度分别为,0.94,0.89。同时得出利用该方法可以初步判别板材是否具有粘黏性。这是一种潜在的光纤光栅运用于冲击能工程测量的新型解调方法。
朱鹏[6]（2020）在《基于FPGA和GPU的光纤光栅传感高速解调系统研究》文中指出光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）作为最具有发展前途的光纤无源器件之一,自从首次被Morey应用于温度和应变传感测量以来,一直受到世界范围内的广泛关注。随着光栅的刻写技术不断进步,以及超低反射率弱光纤光栅的出现,有FBG的复用能力得到很大提升,使得光纤光栅传感网络朝着大规模、长距离、高精度的方向发展。如何准确、快速、低成本的实现对大规模光纤传感网络的数据解调,以满足实时在线监测目的成为研究者的一个新的关注点。本文利用了现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）设计灵活、流水线并行、丰富内存接口以及优秀逻辑控制的优势,以及图形处理器（Graphic Processing Unit,GPU）的强大浮点运算和并行计算能力,设计开发了基于FPGA和GPU高速解调的光纤光栅传感系统,实现了输出激光连续扫描下的弱光栅波长检测。由于解调速度的提升,提高了系统的动态监测范围,不仅能够对温度、应变等静态物理量进行检测,还可以达到低频振动信号的检测。本论文的主要研究内容概括如下:（1）从光纤光栅的基本理论出发,阐述了光纤光栅传感系统的探测原理,对几类典型光纤光栅传感系统解调方法进行研究和对比。详细分析了基于时分复用原理下的大规模光纤光栅传感器复用原理,并对时分复用系统中产生的多次反射串扰和阴影效应对系统复用能力的影响进行分析。在基于光源波长可调谐扫描法的波长解调方案中,提出将寻峰算法中的高斯拟合算法用于解调反射反射光谱峰值位置,提升系统解调精度。（2）在完成理论分析的基础上,构建了基于波长解调的准分布式光纤光栅传感系统,对系统传感原理做了详细阐述。对系统的扫描光源模块,半导体激光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）脉冲调制模块等硬件模块做出设计说明。从采集、存储、传输和解调四个方面考虑,完成光纤光栅传感系统高速解调系统设计。数据采集:采用250M采样率,双倍速率（Double Data Rate,DDR）数据传输方式的高速ADC芯片。数据存储:采用大容量,超高速数据读写的DDR3作为主要数据缓存空间,并使用乒乓操作数据流方式。数据传输:在高速串行计算机扩展总线标准（Peripheral Component Interconnect Express,PCIe）的基础上,使用RIFFA架构来对其进行加速。数据解调:对于数据解调,采用省时的并行计算方式,在GPU的计算统一设备架构（Compute Unified Device Architecture,CUDA）下完成解调计算。（3）在实验室中搭建波长解调系统。对系统的解调正确性、稳定性、动态测量范围等做了实验验证。为了验证利用GPU进行解调加速的实际效果,将高斯拟合寻峰算法分别在CPU,FPGA和GPU中实现,统计解调时间,完成对比试验。
刘婧璇[7]（2019）在《新型高分辨率光学传感系统及其关键器件的研究》文中研究说明光学传感器因其设计灵活、测量精度高、响应速率快、抗干扰能力强等优势,在推动新一代物联网技术和智能传感的发展中起着重要作用,同时这些新兴技术的发展也对光学传感系统的自身性能提出了更高的要求。本学位论文针对提升传感系统性能提出了四种新型高分辨率传感系统,分别是模式千涉型光纤激光传感系统、基于相移光纤光栅的光电振荡传感系统、基于硅基集成微盘谐振腔的微波光子传感系统和基于随机光纤光栅的准分布式光纤传感系统,每个传感系统都涉及到光学领域或微波光子学领域的全新传感信息探测方式,在提高光学传感系统灵敏度的同时,也实现了对传感信息的高速高分辨率解调。论文主体内容中的每一章均围绕一种光学传感系统展开,从理论与实验两方面分别介绍了系统原理、关键器件的设计与实现以及系统性能,取得的主要成果和结论如下:1.提出并搭建了一种新型模式干涉型光纤传感器与环腔激光器结合的激光传感系统,提高了对传感信息探测的分辨率和准确度。设计并采用MCVD工艺制作了一种新型环状芯子少模光纤（CRCF）。基于自制的CRCF,结合模式干涉型传感器的原理,制作出一种CRCF-SMF-CRCF（CSC）的模式干涉结构。理论分析结构中每段光纤长度对光纤传感性能的影响,得到最优解并制作出最优参数的CSC结构。作为传感元件和滤波元件,CSC结构结合环腔激光器,将其透射谱中干涉峰因环境改变而产生的波长变化转变为激光器产生激光的波长变化,将提取传感信息的光谱信噪比提高了 30dB,3-dB带宽缩小至原来的3%,从而实现了对传感信息的高分辨率测量。2.提出并搭建了一种基于少模相移光纤光栅（FM-PS-FBG）滤波器的双参量光电振荡传感系统。首次在自制少模光纤上写入相移光纤光栅,利用基模LP01和高阶模LJi1自耦合生成的两个反射峰及其相移点,根据相位调制-强度调制（PM-IM）原理,将FM-PS-FBG与光电振荡器（OEO）结合生成频率可切换的微波信号。因此,FM-PS-FBG中因环境变化而产生的相移点波长变化,被转变成OEO生成微波信号的频率变化,进而可用响应速度更快、分辨率更高的频谱仪探测。该光电振荡传感系统生成的两个微波信号频率对应力的灵敏度分别为54.3MHz/με和58.5MHz/με,对温度的灵敏度分别为1.5189GHz/℃和1.3412GHz/℃。由于两个微波信号频率对相同环境变化的灵敏度不同,可实现对环境中温度应力两个参量的同时解调。3.提出并搭建了一种基于硅基集成微盘谐振腔（MDR）的高速高分辨率双参量微波光子传感系统。从基本理论、性能指标、测试结果三部分详细分析了可支持多模传输的MDR特性。基于MDR透射谱中因模式WGMt1,106和WGM3.96而产生的两个下陷谷,结合PM-IM原理,实现双通带微波光子滤波器。提出并验证了一种全新的基于线性啁啾信号的传感信息探测方式,将环境变化导致的MDR下陷谷的波长变化,转变成被双通带微波光子滤波器滤波后得到的两段线性啁啾信号的中心频率变化。提出一种针对啁啾信号的降噪算法,将含有传感信息的线性啁啾信号噪声降到最低,最后经示波器实时探测和DSP实时分析得到解调后的传感信息。该探测方式的引入,将系统的传感速度提高至1με,温度与应力的分辨率提高至2.4×10.5℃和9.1×10-8RIU,相比于采用光谱仪探测的方式提高了4个量级。4.提出并搭建了一种基于随机光纤光栅的准分布式光纤传感系统。从随机光纤光栅的制作方法、理论分析、与布拉格光纤光栅的对比三个方面详细分析了随机光纤光栅的特性。首先在一根单模光纤上写入多个随机光纤光栅,基于时分复用原理实现准分布式传感。然后根据频谱整形和波长-时间（SS-WTT）映射理论,结合数字信号处理中的互相关算法,将环境变化引起的光栅波长变化转变为与参考信号互相关后压缩峰对应的时间变化,最终经示波器实时探测和DSP实时解调,实现对温度和应力的高速高分辨率传感。全新传感元件与探测方式的引入,将系统的传感速度提高至50ns,温度与应力分辨率分别为0.23℃和2.5με,准确度分别为0.11℃和1.2με。
童宇衡[8]（2019）在《基于超短光栅阵列的分布式动静态传感研究》文中认为超短光纤布喇格光栅作为一种弱反射光纤光栅,因具有反射损耗低、反射光谱宽、易于构建大容量复用网络等优良特征在分布式工程检测领域被广泛应用,而各种高速光纤光栅波长解调技术也随着愈发高频的动态信号监测需求而诞生。波长调制特性使其传感结果具有不错的稳定度和准确性,然而随着对工程结构安全质量要求的进一步提高,诸如周界安防检测人为入侵、轨道安全监测等场景,需要对微弱高频振动信号进行捕获分析,而基于波长解调的光纤光栅传感技术难以胜任。光纤相位调制型传感技术在信号的高灵敏度、高速探测方面较光纤光栅波长传感技术有着显着优势,两种技术的融合可弥补各自缺陷,但目前现有的传感系统多采用单一技术,针对这种多参量检测场景的技术融合研究仍较少。本文将超短光纤布喇格光栅同时用作传感器和反射节点,采用双波长脉冲激光器实现基于双波长边缘滤波技术的光栅波长解调,构建光纤马可曾德尔干涉结构完成相邻光栅间传感光纤上光波相位信息的解调,进而同时实现高稳定度的静态传感和高灵敏度的动态传感。主要研究内容如下:（1）研究超短光纤布喇格光栅的形成机理和光谱特征,并推导超短光纤布喇格光栅的温度及应力应变传感模型;研究基于双波长边缘滤波技术的光纤光栅波长解调方法,并对比分析光栅光谱特征和探测波长间距对解调灵敏度的影响;推导光纤相位调制型传感器的温度及应力应变传感模型;基于传感模型对比两种常用的相位解缠绕算法,分析算法的解调动态范围;根据解调技术的特点建立波长-相位同时独立解调模型,并仿真其解调结果。（2）构建基于超短光栅阵列的分布式动静态解调系统,并完成系统的光路及电路设计;建立脉冲信号干涉的数学模型,设计制作准等臂马可曾德尔干涉结构,分析干涉结构臂长误差对解调结果的影响;根据系统对光源线宽的要求,基于中相干度分布式反馈激光器设计交替波长脉冲光源;推导分析系统噪声和频率响应度等性能指标。（3）根据系统原理设计实现系统电路及光路参数的初始化;研究基于光时域反射的光栅寻址方法,并采用窗口寻峰算法对峰值数据进行提取拼接;研究时分复用信号的同时解调和交替插值重构方法,进而设计提出基于光时域反射技术的分布式波长-相位解调算法。（4）采用964个光栅间距2m、栅长1mm、反射率0.004%的全同超短光纤布喇格光栅阵列,搭建分布式动静态实验平台分别对系统的动静态测量性能和动静态串扰进行测试。实验结果表明系统拥有较宽的静态传感测量范围和最高12.5kHz的声波信号探测能力;且在不同温度下,相同幅度振动信号解调结果的标准差仅为2.518nε,解调信号的谐波抑制比相似,系统动静态串扰低,具备良好的动静态信号解调能力。
罗霄[9]（2016）在《基于级联长周期光纤光栅的分布式FBG解调系统研究》文中研究表明光纤布拉格光栅（FBG）传感器是一个人们关注的热点,因为它对于应变、温度等物理量的敏感性,被普遍地运用到了许多领域。由于它能够对光波进行波长编码的特点,所以波长技术解调是对其进行检测分析的最主要的途径。级联长周期光纤光栅（CLPG）因为其谱型丰富且易于调节的特点,被广泛用作各种滤波器等其他器件。课题基于级联长周期光纤光栅的光谱特性将其作为边缘滤波器,实现了对分布式光纤布拉格光栅传感信号的解调,从而测量出轴向应变的变化。本文进行的研究工作,主要包括以下几点:（1）详细地介绍光纤光栅传感技术的发展与分类,对光纤光栅解调技术和复用技术作了详细的叙述。对近些年来级联长周期光纤光栅在各个方面应用领域的研究现状进行了详细地介绍。通过耦合模理论分析了光波在波导中的传播情况。通过麦克斯韦方程对耦合模方程进行推导,得出光纤光栅布拉格条件以及反射率公式。（2）对光纤光栅的理论分析方法进行了详细地阐述,重点介绍了耦合模理论、传输矩阵法和傅里叶变换法。用Opti Grating仿真软件对长周期光纤光栅的透射谱进行了仿真,并通过改变光栅周期、光栅长度、折射率调制深度、包层折射率几方面的参数分析其对长周期光纤光栅透射谱的影响规律。（3）介绍了级联长周期光纤光栅的模式理论及级联长周期光纤光栅透射谱公式的求解方法,使用Matlab对级联长周期光纤光栅的透射谱进行了仿真,并通过改变光栅之间的级联距离、相移量及级联光纤相对位置分析其对级联长周期光纤光栅透射谱特性的影响规律。可以看出通过调整级联距离、相移量及级联光纤相对位置等方法能够灵活控制级联长周期光纤光栅的输出光谱,为级联长周期光纤光栅的应用提供了一定的理论指导。（4）对基于级联长周期光纤光栅的分布式FBG解调系统做了详细的研究,在传统的基于长周期光纤光栅边缘滤波解调技术的基础上,提出了基于级联长周期光纤光栅的分布式FBG解调技术。该解调技术是利用级联长周期光纤光栅透射谱的多个线性区作为边缘滤波器,同时使用了一个多通道的带通滤波器,实现了对轴向应变的传感。对于采用波分复用技术的分布式传感系统,该解调技术有效的提高了采样速率和检测精确度。
吴晶,吴晗平,黄俊斌,顾宏灿[10]（2014）在《光纤光栅传感信号边缘滤波解调技术研究进展》文中研究表明对光纤光栅传感信号的边缘滤波解调技术进行了综述,按不同的滤波器归类:体滤波器、光纤波分复用（WDM）耦合器、阵列波导光栅（AWG）、长周期光纤光栅、非对称F-P滤波器和放大自发辐射（ASE）光源。介绍了各自的工作原理和特点,给出了原理图,并对其优缺点进行了比较分析,最后,对光纤光栅传感信号的边缘滤波解调方法的发展进行了展望。
二、A Novel Method of Edge Filter Linear Demodulation Using Long Period Grating in Fiber Sensor System（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 Method of Edge Filter Linear Demodulation Using Long Period Grating in Fiber Sensor System（论文提纲范文）
（1）光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 1.绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感器概述 |
| 1.2.1 基于高双折射光纤环镜的光纤传感器 |
| 1.2.2 光纤光栅传感器 |
| 1.3 游标效应概述 |
| 1.4 光纤光栅波长解调技术 |
| 1.5 虚像相位阵列 |
| 1.6 本论文结构安排 |
| 2.HIBI-FLM及有限反射虚像相位阵列相关理论分析 |
| 2.1 基于干涉效应的HIBI-FLM的理论分析 |
| 2.1.1 HiBi-FLM的传输理论 |
| 2.1.2 基于一段HBF的HiBi-FLM的传输特性 |
| 2.1.3 基于两段HBF的HiBi-FLM传输特性 |
| 2.1.4 包含三段HBF的HiBi-FLM传输特性 |
| 2.2 基于游标效应的光传感器结构理论分析 |
| 2.2.1 游标效应的工作原理 |
| 2.2.2 级联式游标效应 |
| 2.2.3 游标谱谱移的确定方法 |
| 2.2.4 并联式游标效应 |
| 2.3 基于FRVIA的致密阵列宽带锯齿滤波器 |
| 2.4 小结 |
| 3.基于HIBI-FLM的温度和应力双参量传感器 |
| 3.1 基于三段HBF的HIBI-FLM的温度和应力双参量传感器 |
| 3.1.1 温度和应力双参量传感原理 |
| 3.1.2 温度和应力双参量传感实验 |
| 3.2 基于HIBI-FLM结合FBG的温度和应变双参量传感器 |
| 3.2.1 基于HiBi-FLM结合FBG的温度-应变双参量传感器结构 |
| 3.2.2 温度和应变传感特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.基于游标效应的高灵敏度HIBI-FLM温度传感器 |
| 4.1 基于级联干涉仪的高灵敏度温度传感器 |
| 4.1.1 级联HiBi-FLMs实现测量灵敏度放大的原理 |
| 4.1.2 温度传感特性 |
| 4.2 级联HIBI-FLMS传感器性能的进一步提升 |
| 4.3 分析与讨论 |
| 4.4 本章总结 |
| 5.基于交叉HIBI-FLMS的FBG波长高速解调系统 |
| 5.1 边缘滤波器的波长解调原理 |
| 5.2 解调系统工作原理 |
| 5.3 解调原理及实验 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 小结 |
| 6.基于JAWS滤波器的FBG波长解调系统 |
| 6.1 基于低损致密阵列宽带锯齿滤波器的FBG波长高速解调系统 |
| 6.2 基于FRVIA的JAWS滤波器 |
| 6.3 基于JAWS滤波器的波长解调系统及解调实验 |
| 6.4 对所提出波长解调系统的分析 |
| 6.5 小结 |
| 7.总结与展望 |
| 7.1 本论文工作总结 |
| 7.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）血运光学传感解调方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 血氧饱和度检测技术 |
| 1.1.2 光纤光栅解调技术 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 血氧饱和度检测技术 |
| 1.2.2 光纤光栅解调技术 |
| 1.2.3 微环谐振器 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 耦合模理论及光纤光栅解调技术 |
| 2.1 光纤耦合模理论 |
| 2.1.1 耦合模方程 |
| 2.1.2 双波导耦合模理论 |
| 2.2 琼斯矩阵算法理论 |
| 2.3 光纤布拉格光栅解调技术 |
| 2.3.1 边缘滤波法 |
| 2.3.2 匹配光栅法 |
| 2.3.3 可调谐滤波法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 全光纤组合器件传输特性分析 |
| 3.1 全光纤单级马赫曾德尔干涉结构传输特性研究 |
| 3.1.1 全光纤单级马赫曾德尔干涉结构理论模型 |
| 3.1.2 解调特性仿真分析 |
| 3.2 全光纤多级马赫曾德尔干涉结构传输特性研究 |
| 3.2.1 全光纤多级马赫曾德尔干涉结构理论模型 |
| 3.2.2 解调特性仿真分析 |
| 3.3 全光纤微环谐振器传输特性研究 |
| 3.3.1 全光纤微环谐振器理论模型 |
| 3.3.2 解调特性仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于微谐振环的全光纤双路边缘解调方案 |
| 4.1 基于微谐振环的全光纤双路边缘解调系统方案 |
| 4.1.1 全光纤双路边缘解调系统 |
| 4.1.2 结构模型与理论分析 |
| 4.2 解调特性仿真分析 |
| 4.2.1 微环累计相位与干涉臂相位差对解调特性的影响 |
| 4.2.2 微环耦合系数对解调特性的影响 |
| 4.2.3 光纤耦合器耦合角对解调特性的影响 |
| 4.2.4 微环传输损耗因子对解调特性的影响 |
| 4.3 基于LabVIEW的光栅传感器上位机温度监测软件 |
| 4.3.1 LabVIEW图形化编程介绍 |
| 4.3.2 软件系统功能设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 适用于皮瓣血运检测的光学传感系统方案 |
| 5.1 皮瓣血运检测光学传感系统整体框图 |
| 5.2 双波长多探测器的全方位血氧饱和度测量方案 |
| 5.2.1 光学组织传播理论 |
| 5.2.2 全方位血氧饱和度测量理论模型 |
| 5.2.3 全方位血氧饱和度测量系统方案 |
| 5.3 温度在线监测方案 |
| 5.4 传感系统实验数据分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文情况 |
（3）基于倾斜光纤光栅的传感解调系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 光纤光栅的概述 |
| 1.2.1 光纤光栅的发展 |
| 1.2.2 光纤光栅的分类 |
| 1.2.3 光纤光栅的应用 |
| 1.3 倾斜光纤光栅概述 |
| 1.3.1 倾斜光纤光栅发展 |
| 1.3.2 倾斜光纤光栅的制作 |
| 1.3.3 倾斜光纤光栅的应用 |
| 1.4 光纤光栅的解调技术 |
| 1.4.1 光谱仪法 |
| 1.4.2 滤波法 |
| 1.4.3 干涉法 |
| 1.5 课题主要研究内容及创新点 |
| 1.5.1 课题研究内容 |
| 1.5.2 创新点说明 |
| 第二章 倾斜光纤光栅理论分析 |
| 2.1 TFBG的基本结构 |
| 2.2 TFBG的耦合模理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 TFBG的光谱特性研究 |
| 3.1 光栅参数对TFBG光谱特性的影响 |
| 3.1.1 光栅倾角对TFBG光谱特性影响 |
| 3.1.2 光栅长度对TFBG光谱特性影响 |
| 3.1.3 光栅周期对TFBG光谱特性影响 |
| 3.1.4 折射率透射深度对TFBG光谱特性影响 |
| 3.1.5 模式数量对TFBG光谱特性影响 |
| 3.2 纤芯参数对TFBG光谱特性的影响 |
| 3.2.1 纤芯半径对TFBG光谱特性影响 |
| 3.2.2 纤芯折射率对TFBG光谱特性影响 |
| 3.3 包层半径、包层折射率对TFBG光谱特性的影响 |
| 3.3.1 包层半径对TFBG光谱特性影响 |
| 3.3.2 包层折射率对TFBG光谱特性影响 |
| 3.4 环境折射率对TFBG光谱特性影响 |
| 3.5 不同参数的相互补偿作用 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 级联TFBG的折射率传感特性分析 |
| 4.1 级联倾斜光栅的原理和分析 |
| 4.2 级联倾斜光栅在不同环境折射率中的光谱特性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于倾斜光纤光栅的传感解调系统 |
| 5.1 滤波器工作原理 |
| 5.2 解调系统工作过程 |
| 5.3 边缘滤波器设计 |
| 5.4 基于TFBG的传感解调系统 |
| 5.4.1 单通道TFBG的传感解调系统 |
| 5.4.2 四通道TFBG的传感解调系统 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 致谢 |
（4）分布式级联长周期光纤光栅解调复用的系统设计实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤光栅解调和复用技术研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅解调技术研究现状 |
| 1.2.2 光纤光栅复用技术研究现状 |
| 1.3 LPFG研究现状 |
| 1.3.1 制备技术 |
| 1.3.2 传感器研究现状 |
| 1.3.3 解调复用方案研究现状 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 LPFG理论研究 |
| 2.1 光纤模式分析 |
| 2.1.1 波动方程 |
| 2.1.2 三层阶跃光纤分模型 |
| 2.1.3 纤芯模和包层模本征方程 |
| 2.2 LPFG的模式耦合理论 |
| 2.2.1 耦合模理论 |
| 2.2.2 LPFG模式耦合方程 |
| 2.3 LPFG的传输矩阵理论 |
| 2.3.1 传输矩阵法 |
| 2.3.2 LPFG的传输矩阵 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 LPFG光谱特性研究 |
| 3.1 表征LPFG光谱特性的参数 |
| 3.1.1 谐振波长 |
| 3.1.2 峰值透射率 |
| 3.1.3 带宽 |
| 3.2 光栅参数对LPFG光谱特性的影响 |
| 3.2.1 光栅周期对LPFG光谱特性的影响 |
| 3.2.2 光栅长度对LPFG光谱特性的影响 |
| 3.2.3 折射率调制对LPFG光谱特性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 LPGP光谱特性和传感特性研究 |
| 4.1 LPGP的模式耦合和传输矩阵 |
| 4.2 LPGP光谱特性研究 |
| 4.2.1 级联LPFG的周期对LPGP光谱特性的影响 |
| 4.2.2 级联LPFG的长度对LPGP光谱特性的影响 |
| 4.2.3 间隔光纤的长度对LPGP光谱特性的影响 |
| 4.3 LPGP传感特性研究 |
| 4.3.1 折射率传感特性研究 |
| 4.3.2 温度传感特性研究 |
| 4.3.3 应变传感特性研究 |
| 4.4 基于ANFIS的 LPGP折射率预测 |
| 4.4.1 ANFIS理论 |
| 4.4.2 ANFIS折射率预测模型的建立 |
| 4.4.3 折射率预测结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于Lab VIEW的分布式LPGP解调复用系统 |
| 5.1 虚拟仪器基础 |
| 5.1.1 虚拟仪器技术 |
| 5.1.2 Lab VIEW介绍 |
| 5.2 系统结构及仪器选择 |
| 5.2.1 系统结构 |
| 5.2.2 仪器的选择 |
| 5.3 软件设计 |
| 5.3.1 登录模块设计 |
| 5.3.2 功能分配模块设计 |
| 5.3.3 解调模块设计 |
| 5.3.4 数据回放模块设计 |
| 5.4 系统测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（5）基于边缘滤波和阻尼衰减的光纤光栅冲击能测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光纤光栅的研究方向与现状 |
| 1.2.1 通信方向 |
| 1.2.2 光纤激光器 |
| 1.2.3 传感与测试 |
| 1.3 光纤光栅传感器的优势 |
| 1.4 利用光纤光栅测量冲击能的意义 |
| 1.5 本文概述及各章节主要内容 |
| 第二章 光纤光栅传感器 |
| 2.1 光纤光栅基本理论 |
| 2.1.1 光栅的刻写方法 |
| 2.1.2 光纤布拉格光栅的耦合模式理论 |
| 2.2 光纤光栅传感的基本原理 |
| 2.2.1 应变 |
| 2.2.2 温度 |
| 2.2.3 压力 |
| 2.3 光纤光栅的种类与仿真 |
| 2.3.1 光纤光栅的分类 |
| 2.3.2 光纤光栅的仿真图 |
| 第三章 光纤光栅的解调 |
| 3.1 匹配滤波法 |
| 3.2 F-P滤波法 |
| 3.3 可调谐光源法 |
| 3.4 边缘滤波法 |
| 第四章 基于边缘滤波原理的冲击能测量实验 |
| 4.1 光纤光栅冲击振动传感力学模型 |
| 4.2 传统边缘滤波法对冲击能信号的解调原理 |
| 4.3 本实验的冲击能解调原理 |
| 4.4 实验装置和测量过程 |
| 4.4.1 实验器材参数 |
| 4.4.2 实验过程 |
| 4.5 低质量小球冲击铝板实验结果 |
| 4.5.1 较小冲击对比分析 |
| 4.5.2 较小冲击铝板分析 |
| 4.6 实验小结 |
| 第五章 基于阻尼衰减原理的冲击能实验 |
| 5.1 阻尼衰减冲击能传感原理 |
| 5.2 实验装置 |
| 5.3 MATLAB波形解调程序逻辑 |
| 5.4 材料粘弹性的判别 |
| 5.5 衰减时长-能量拟合结果 |
| 5.6 实验小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表论文专利 |
| 致谢 |
（6）基于FPGA和GPU的光纤光栅传感高速解调系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 光纤光栅传感器国内外发展现状 |
| 1.2.1 波长调制型光纤传感网络 |
| 1.2.2 相位调制型光纤传感网络 |
| 1.3 FPGA概述 |
| 1.4 GPU概述 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 光纤光栅阵列传感理论基础 |
| 2.1 光纤光栅传感原理 |
| 2.2 典型光纤光栅传感器的解调方案 |
| 2.2.1 光谱仪解调法 |
| 2.2.2 边缘滤波解调法 |
| 2.2.3 匹配滤波解调法 |
| 2.2.4 可调谐F-P滤波器解调法 |
| 2.2.5 光源波长可调谐扫描法 |
| 2.2.6 典型解调方案对比分析 |
| 2.3 寻峰算法理论分析 |
| 2.4 大规模弱光纤光栅复用理论及噪声分析 |
| 2.4.1 弱光纤光栅复用原理分析 |
| 2.4.2 多次反射串扰噪声分析 |
| 2.4.3 光谱阴影效应噪声分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于FPGA和GPU的光纤光栅传感高速解调系统设计与实现 |
| 3.1 基于波长解调的准分布式温度/应变检测系统 |
| 3.1.1 准分布式温度/应变检测系统原理 |
| 3.1.2 波长可调谐光源模块 |
| 3.1.3 脉冲调制模块 |
| 3.1.4 解调系统参数限制 |
| 3.2 基于ADC+FPGA的高速数据采集模块设计 |
| 3.2.1 FPGA芯片选型与设计 |
| 3.2.2 ADC模块及信号采集设计 |
| 3.2.3 数据缓存模块设计 |
| 3.2.4 RIFFA框架下PCIE数据传输模块设计 |
| 3.3 基于GPU的数据解调模块设计 |
| 3.3.1 基于CUDA的GPU并行计算相关技术 |
| 3.3.2 高斯拟合寻峰算法设计实现 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于FPGA和GPU的光纤光栅传感高速解调系统测试 |
| 4.1 弱光纤光栅寻址 |
| 4.2 弱光纤光栅阵列波长测量 |
| 4.3 温度/应力线性度测试 |
| 4.4 动态信号检测实验 |
| 4.5 GPU加速性能测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的项目 |
（7）新型高分辨率光学传感系统及其关键器件的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感器的研究进展 |
| 1.2.1 基于马赫增德尔干涉的光纤传感器 |
| 1.2.2 基于光纤光栅的光纤传感器 |
| 1.3 硅基集成传感器的研究进展 |
| 1.3.1 基于微环/微盘谐振腔的硅基集成传感器 |
| 1.3.2 基于布拉格光栅的硅基集成传感器 |
| 1.3.3 基于光子晶体的硅基集成传感器 |
| 1.4 传感器探测技术的研究进展 |
| 1.4.1 光谱探测法 |
| 1.4.2 边缘滤波法 |
| 1.4.3 匹配滤波法 |
| 1.4.4 可调谐F-P腔滤波法 |
| 1.5 本论文的主要研究工作 |
| 2 基于环芯少模光纤的环腔激光传感系统的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 环芯少模光纤的基本理论 |
| 2.2.1 环芯少模光纤的折射率分布特性 |
| 2.2.2 环芯少模光纤的模式特性 |
| 2.3 基于环芯少模光纤的少模-单模-少模光纤结构的传感器 |
| 2.3.1 少模-单模-少模光纤结构介绍 |
| 2.3.2 少模-单模-少模光纤结构的传输特性 |
| 2.4 基于环芯少模光纤的环腔激光传感系统 |
| 2.4.1 系统结构 |
| 2.4.2 传感原理 |
| 2.4.3 系统测试结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于相移光纤光栅的光电振荡传感系统的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光电振荡器的理论基础与实现 |
| 3.2.1 经典光电振荡器的基本理论 |
| 3.2.2 基于相移光纤光栅的光电振荡器的基本理论 |
| 3.3 少模相移光栅的制作与测试 |
| 3.4 基于相移光纤光栅的光电振荡传感系统 |
| 3.4.1 系统结构 |
| 3.4.2 传感原理 |
| 3.4.3 系统测试结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于硅基微盘谐振腔的微波光子传感系统的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 硅基微盘谐振腔的理论与测试 |
| 4.2.1 微盘谐振腔的基本理论 |
| 4.2.2 微盘谐振腔的性能指标 |
| 4.2.3 微盘谐振腔的测试 |
| 4.3 双通带微波光子滤波器的形成 |
| 4.4 传感信息降噪算法原理 |
| 4.5 基于硅基微盘谐振腔的微波光子传感系统 |
| 4.5.1 系统结构与原理 |
| 4.5.2 系统测试结果及性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于随机光纤光栅的准分布式光纤传感系统的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 随机光纤光栅的理论与实验研究 |
| 5.2.1 随机光纤光栅的制作 |
| 5.2.2 布拉格光纤光栅与随机光纤光栅耦合模理论及对比 |
| 5.3 频谱整形和波长-时间(SS-WTT)映射理论 |
| 5.4 基于随机光纤光栅的准分布式光纤传感系统 |
| 5.4.1 系统结构与原理 |
| 5.4.2 传感信息采集原理 |
| 5.4.3 温度与应力特性研究 |
| 5.4.4 系统性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）基于超短光栅阵列的分布式动静态传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究目的与意义 |
| 1.3 相关领域国内外研究现状分析 |
| 1.3.1 光纤光栅波长解调动静态传感研究现状 |
| 1.3.2 光纤相位调制型动静态传感研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容及组织结构 |
| 第2章 基于超短光栅的波长-相位解调方法研究 |
| 2.1 基于双波长边缘滤波的超短光栅波长解调方法 |
| 2.1.1 光纤光栅光谱特性及传感理论 |
| 2.1.2 双波长边缘滤波解调技术及性能分析 |
| 2.2 基于3×3 耦合器多相位解调的相位解缠绕方法 |
| 2.2.1 相位调制型传感的基本理论 |
| 2.2.2 微分交叉相乘算法及反正切算法性能分析 |
| 2.3 波长-相位同时独立解调模型的构建及仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于超短光栅阵列的动静态传感系统研究 |
| 3.1 分布式动静态解调系统的设计与构建 |
| 3.1.1 解调系统的光路设计 |
| 3.1.2 解调系统的电路设计 |
| 3.2 关键器件结构的设计选型与性能分析 |
| 3.2.1 马可曾德尔干涉结构的设计 |
| 3.2.2 激光器的选型和性能测试 |
| 3.2.3 系统噪声及频响性能分析 |
| 3.3 基于光时域反射的分布式动静态信息重构算法设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于超短光栅阵列的动静态传感实验研究 |
| 4.1 动静态传感实验平台的设计与构建 |
| 4.2 动静态传感实验及分析 |
| 4.2.1 静态应变传感测试 |
| 4.2.2 动态振动传感测试 |
| 4.3 动静态传感串扰实验及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文与成果 |
（9）基于级联长周期光纤光栅的分布式FBG解调系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤光栅传感技术的发展与分类 |
| 1.2.1 光纤光栅传感技术的发展 |
| 1.2.2 光纤光栅的分类 |
| 1.3 光纤光栅解调技术 |
| 1.3.1 干涉解调法 |
| 1.3.2 边缘滤波法 |
| 1.3.3 可调谐滤波器检测法 |
| 1.4 光纤光栅的复用技术 |
| 1.4.1 波分复用系统（WDM） |
| 1.4.2 空分复用系统（SDM） |
| 1.4.3 时分复用系统（TDM） |
| 1.4.4 混合复用系统 |
| 1.5 级联长周期光纤光栅的应用发展现状 |
| 1.5.1 级联长周期光纤光栅在滤波应用方面的发展现状 |
| 1.5.2 级联长周期光纤光栅在传感应用方面的发展现状 |
| 1.5.3 级联长周期光纤光栅在通信应用方面的发展现状 |
| 1.6 选题背景及意义 |
| 1.7 本课题主要研究内容 |
| 第二章 光纤光栅理论 |
| 2.1 光纤光栅 |
| 2.2 光纤光栅理论分析 |
| 2.2.1 耦合模理论 |
| 2.2.2 传输矩阵法 |
| 2.2.3 傅里叶（Fourier）变换法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 长周期光纤光栅的理论与仿真 |
| 3.1 长周期光纤光栅的模式理论 |
| 3.1.1 有效折射率和传输常数 |
| 3.1.2 耦合常数 |
| 3.1.3 谐振波长 |
| 3.1.4 传输谱 |
| 3.2 长周期光纤光栅的仿真 |
| 3.2.1 透射谱的仿真 |
| 3.2.2 光栅周期对透射谱的影响 |
| 3.2.3 光栅长度对透射谱的影响 |
| 3.2.4 折射率调制深度对透射谱的影响 |
| 3.2.5 包层折射率对透射谱的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 级联长周期光纤光栅的理论与仿真 |
| 4.1 级联长周期光纤光栅的理论分析 |
| 4.2 级联长周期光纤光栅的仿真分析 |
| 4.2.1 级联距离对级联长周期光纤光栅透射谱的影响 |
| 4.2.2 相移对级联长周期光纤光栅透射谱的影响 |
| 4.2.3 级联光纤相对位置对于级联长周期光纤光栅透射谱的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于级联长周期光纤光栅的分布式FBG解调系统 |
| 5.1 解调原理 |
| 5.2 解调系统 |
| 5.3 系统仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（10）光纤光栅传感信号边缘滤波解调技术研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 边缘滤波解调方法的原理 |
| 2 边缘滤波解调方法的分类 |
| 2.1 基于体滤波器边缘滤波解调系统 |
| 2.2 基于 WDM 的边缘滤波解调系统 |
| 2.3 基于 AWG 的边缘滤波解调系统 |
| 2.4 基于长周期光栅的边缘滤波解调系统 |
| 2.5 基于非对称 F-P 滤波器的边缘滤波解调系统 |
| 2.6 基于光源的边缘滤波解调系统 |
| 3 各种滤波器解调性能对比 |
| 4 结束语 |
四、A Novel Method of Edge Filter Linear Demodulation Using Long Period Grating in Fiber Sensor System（论文参考文献）
- [1]光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究[D]. 丁志超. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]血运光学传感解调方法研究[D]. 贺静. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]基于倾斜光纤光栅的传感解调系统研究[D]. 金林. 南京邮电大学, 2020(03)
- [4]分布式级联长周期光纤光栅解调复用的系统设计实现[D]. 缪松岑. 南京邮电大学, 2020(02)
- [5]基于边缘滤波和阻尼衰减的光纤光栅冲击能测量研究[D]. 周建明. 广西师范大学, 2020(01)
- [6]基于FPGA和GPU的光纤光栅传感高速解调系统研究[D]. 朱鹏. 武汉理工大学, 2020(08)
- [7]新型高分辨率光学传感系统及其关键器件的研究[D]. 刘婧璇. 北京交通大学, 2019(01)
- [8]基于超短光栅阵列的分布式动静态传感研究[D]. 童宇衡. 武汉理工大学, 2019(07)
- [9]基于级联长周期光纤光栅的分布式FBG解调系统研究[D]. 罗霄. 南京邮电大学, 2016(02)
- [10]光纤光栅传感信号边缘滤波解调技术研究进展[J]. 吴晶,吴晗平,黄俊斌,顾宏灿. 光通信技术, 2014(04)