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透射式强度调制光纤测温仪在线监测系统的研究与实现

作　者: 徐国祥
导　师: 吴乐南
学　校: 东南大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 军用仓库 双金属片 光纤传感器 温度测量 在线测量
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 136次
引　用: 2次
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内容摘要


本文介绍了一种满足军用仓库在线温度检测需要而设计的透射式强度调制光纤温度传感器监测系统,该系统具有良好的抗电磁干扰、电绝缘性和防爆能力,且体积小、重量轻。首先,介绍了光纤传感器的特点、应用和研究现状,阐述了透射式强度调制光纤温度传感器在线监测系统的研究背景和意义,概述了本文的内容安排。其次,论述了透射式强度调制光纤温度传感器光路系统的总体设计。针对基于双金属片透射式强度调制测温仪测温范围窄、精度和灵敏度低及价格高的局限性,提出了一种新颖的温度探头结构方案,并对各部件的参数及特性进行了论述。第三,讨论了监测系统各单元的电路设计以及有关软件设计,介绍了部分元器件的功能和特性。第四,给出了双金属型透射式强度调制光纤测温仪的具体实验结果,分析了实际测试数据,证明了设计方案的可行性。最后的结束语对全文工作进行了总结,指出了需进一步改进和完善之处,提出了下一步研究的方向与设想。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-20
  1.1 光纤传感器系统概述  8-13
    1.1.1 光纤传感器的特点  8-9
    1.1.2 光纤传感器的分类  9-10
    1.1.3 光纤传感器的应用  10
    1.1.4 光纤传感器发展现状  10-13
  1.2 光纤温度传感器  13-15
    1.2.1 光纤温度传感器概述  13-14
    1.2.2 光纤温度传感器的分类  14
    1.2.3 光纤温度传感器的主要类型  14-15
  1.3 透射式强度调制光纤温度传感器  15-18
    1.3.1 透射式强度调制光纤温度传感器概述  15-16
    1.3.2 透射式强度调制光纤温度传感器的主要类型  16-18
  1.4 研究背景和意义  18
  1.5 论文的主要内容  18-20
第二章 透射式强度调制光纤测温仪光路系统设计  20-40
  2.1 光纤  20-25
    2.1.1 光纤传输的基本原理  20-21
    2.1.2 光纤的分类  21-22
    2.1.3 光纤的传输损耗  22-23
    2.1.4 光纤的色散  23
    2.1.5 透射式强度调制光纤测温仪在线监测系统所用光纤  23-25
  2.2 光源  25-27
    2.2.1 发光二极管的原理  25
    2.2.2 发光二极管的特性  25-27
  2.3 光电探测器  27-30
    2.3.1 电光及光电接口器件的种类  27-28
    2.3.2 硅光敏三极管的原理  28
    2.3.3 硅光敏三极管的特性  28-30
  2.4 光纤元件的互连与固定  30-34
    2.4.1 光纤弯曲损耗  31
    2.4.2 光纤连接损耗  31-33
    2.4.3 光纤活动连接器  33
    2.4.4 光路耦合  33-34
  2.5 感温元件  34-35
    2.5.1 双金属片的工作原理  34
    2.5.2 数学建模  34-35
    2.5.3 双金属片的有关参数  35
  2.6 温度传感探头  35-38
    2.6.1 结构  35-37
    2.6.2 光接收效率  37-38
    2.6.3 温度特性  38
  2.7 光路的整体结构  38-40
第三章 透射式强度调制光纤测温仪在线监测系统电路设计  40-53
  3.1 光源驱动  40-41
    3.1.1 发光二极管的伏安特性  40-41
    3.1.2 光源驱动电路  41
  3.2 信号获取  41-43
    3.2.1 硅光电三极管的伏安特性  41-42
    3.2.2 前置放大  42-43
  3.3 模数转换  43-45
    3.3.1 8 位A/D转换器TLC549  43-44
    3.3.2 工作时序  44
    3.3.3 与单片机的接口  44-45
  3.4 单片机系统设计  45-50
    3.4.1 AT89C52 的特点和性能参数  45-46
    3.4.2 AT89C52 引脚封装结构及功能说明  46-48
    3.4.3 AT89C52 的结构框图  48
    3.4.4 AT89C52 单片机系统电路  48-50
  3.5 显示与报警  50
    3.5.1 显示电路  50
    3.5.2 报警电路  50
  3.6 软件设计  50-53
    3.6.1 主程序  50-51
    3.6.2 数据处理子程序  51-53
第四章 透射式强度调制光纤测温仪测温实验  53-57
  4.1 系统的总体设计  53
  4.2 实验系统的组成  53-54
  4.3 实验结果分析及处理  54-57
    4.3.1 测温仪的灵敏度  54-56
    4.3.2 测温仪的线性度  56
    4.3.3 测温仪的分辨率  56-57
第五章 结束语  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学 > 光纤元件
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