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基于码分多址技术的光纤光栅传感系统

作　者: 张祎勍
导　师: 王玉宝
学　校: 燕山大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 传感网复用技术光纤Bragg光栅FBG 码分多址CDMA 相关解调技术
分类号: TP212.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要

目前,传感网最常用的复用技术由于受各种因素的限制很难满足许多大型结构需要大量FBG的监测要求。此外由于同时测量多个FBG存在光谱混叠现象,使得传感网中FBG传感器的复用数量减少、检测精度降低,这也很难满足实际工程对大量传感器和传感器高精度的使用要求,因此研究实用的复用查询技术和信号解调技术是光纤光栅复用传感的关键技术。针对上述问题,在对国内外研究现状进行深入研究的基础上,本文以FBG传感网的系统设计为目的,为了满足FBG传感系统的实际需要,给出采用CDMA技术的FBG传感网。首先,本文从FBG传感器的传感原理入手,在FBG传感网的几种常用的拓扑结构和一般模型基础上,分析了几种常见的网络复用技术和信号解调技术,在此基础上给出将CDMA技术引入FBG传感网。其次,本文采用CDMA技术对传感光栅进行编码来实现FBG的复用,使FBG传感器在工作过程中,不会因为光谱混叠而严重影响传感系统的性能,同时也为FBG传感器的应用提供了一种有效的方法。并采用自相关技术对传感信号进行解调,以改善FBG传感网的特性,并且详细阐述了编码原理和解调方法,最后,分析采用CDMA技术和自相关信号解调技术的FBG传感网的可行性和有效性,因此采用此种技术的FBG传感网更适合在工程测试领域的应用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题研究背景和意义  10-11
  1.2 光纤光栅传感技术  11-13
    1.2.1 光纤光栅概述  11-12
    1.2.2 光纤光栅的分类  12-13
  1.3 OCDMA 技术  13-15
    1.3.1 OCDMA 基本概念  13
    1.3.2 OCDMA 技术发展与现状  13-15
  1.4 本论文的研究目的和主要内容  15-17
    1.4.1 论文研究目的  15
    1.4.2 论文研究的主要内容和结构安排  15-17
第2章光纤Bragg 光栅传感网研究  17-29
  2.1 光纤光栅在传感应用中需要考虑的问题  17
  2.2 光纤光栅传感器  17-20
    2.2.1 光纤光栅传感器的特点  18
    2.2.2 光纤光栅传感器的应用  18-20
  2.3 光纤Bragg 光栅传感原理  20-21
  2.4 光纤Bragg 光栅传感模型  21-24
    2.4.1 光纤Bragg 光栅温度传感模型  21-22
    2.4.2 光纤Bragg 光栅应变传感模型  22-24
  2.5 OCDMA 系统基本结构  24-28
    2.5.1 接入网拓扑结构  25-26
    2.5.2 相干和非相干OCDMA 系统  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章 FBG 传感网码分复用研究  29-46
  3.1 FBG 传感网中传感光栅的区分  29-32
    3.1.1 光素数码  29-30
    3.1.2 光正交码  30-31
    3.1.3 二维矩阵码  31-32
  3.2 FBG 传感网中编码方案的实现  32-38
    3.2.1 光纤延时线编解码器  32-34
    3.2.2 衍射光栅和相位掩模板编解码器  34-35
    3.2.3 光纤布拉格光栅(FBGs)编解码器  35-37
    3.2.4 阵列波导光栅(AWGs)编解码  37
    3.2.5 传感系统编码实现方案  37-38
  3.3 FBG 传感网中复用技术的比较  38-43
    3.3.1 波分复用技术  39
    3.3.2 时分复用技术  39-40
    3.3.3 空分复用技术  40-41
    3.3.4 频分复用技术  41-42
    3.3.5 码分多址技术  42-43
  3.4 码分复用传感网的特点和优势  43-44
    3.4.1 码分多址技术的特点  43-44
    3.4.2 码分复用传感网的优势  44
  3.5 本章小结  44-46
第4章基于CDMA 技术的FBG 传感网络  46-64
  4.1 光纤Bragg 光栅传感网拓扑结构  46-48
  4.2 基于CDMA 技术的FBG 传感网结构  48-50
  4.3 传感系统的组成  50-52
  4.4 光纤光栅解调技术  52-57
    4.4.1 干涉法  53-54
    4.4.2 滤波法  54-57
  4.5 传感系统解调方法  57-60
  4.6 结果与分析  60-63
  4.7 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-71
致谢  71-72
作者简介  72

基于码分多址技术的光纤光栅传感系统

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