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多通道光纤衰荡传感器的实现和应用

作　者: 高扬
导　师: 邱怡申
学　校: 福建师范大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤环形腔衰荡光谱技术压力传感器温度补偿电流传感器
分类号: TP212.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 46次
引　用: 0次
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内容摘要

光纤环形腔衰荡光谱技术(Fiber-Loop Ring-down Spectroscopy, FLRDS)是一种用以微量检测的新颖技术,它在测量微变的压力、应变,溶液浓度方面具有显著的优势。近来,有人将这种技术与时分复用技术相结合,提出了双通道光纤衰荡传感器设计方案,预示了制造更多复用通道数传感器的趋势。在前人双通道光纤传感器的设计基础上,本文设计了一种基于温度补偿的四通道光纤衰荡传感器,并以压力传感器为例验证了其可行性。该传感器由四个光纤环形腔组成,四个环形腔组成了串并联相结合的复用结构。利用时分复用原理,只需单个探测器就可接收来自四路通道的光信号,进而可以同时进行四路通道的压力检测。实验结果证实了实现多通道传感器的可行性。在需要多路检测的情形下,该设计节省了检测成本。其次,考虑到多模光纤的模式色散,从理论上得到了最大可复用通道数的公式。从公式可以看出最大复用通道数随着腔长的增加而增加,随着初始脉冲宽度以及衰荡次数的增加而减少。另外,温度对传感器的检测结果将产生影响。针对这一缺陷,将基于计算机神经网络的温度补偿机制引入了传感器。以压力传感器为例,我们先用实验说明了传统光纤衰荡压力传感器的检测结果易受压力影响。继而将基于计算机神经网络的温度补偿机制植入该压力传感器。温度补偿实验证实温度补偿机制很大程度上消除了环境温度对压力测试结果的影响,从而证实了该温度补偿机制的可行性。最后,本文提出了一种基于超磁致伸缩效应的多通道光纤衰荡电流传感器设计,从理论上分析了其可行性,并做了部分实验。该设计可实现三相电流的同时检测,并且同样可以植入温度补偿机制,因而具有良好的应用前景。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-4
中文文摘  4-8
目录  8-10
绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 FLRDS技术的研究进展  10-13
  1.3 论文的主要工作  13-16
第一章光纤环形腔衰荡光谱技术  16-20
  第一节引言  16
  第二节 FLRDS技术工作原理  16-18
  第三节 FLRDS技术的优势和缺陷  18-20
第二章多通道光纤环形腔衰荡传感器  20-34
  第一节引言  20
  第二节多通道FLRDS传感网络设计  20-21
  第三节多通道FLRDS传感网络设计方案和实验验证  21-26
  第四节多通道FLRDS最大复用数的理论分析  26-31
    2.4.1 光纤色散传输理论  26-30
      (一) 光纤结构  26-27
      (二) 光纤种类  27-28
      (三) 多模光纤色散  28-30
    2.4.2 多模光纤色散对多通道FLRDS复用数的影响  30-31
  第五节本章小结  31-34
第三章基于人工神经网络的FLRDS传感器温度补偿  34-42
  第一节引言  34
  第二节环境温度对FLRDS压力传感器的影响  34-36
  第三节基于人工神经网络的FLRDS传感器温度补偿机制  36-40
    3.3.1 人工神经网络  36-37
    3.3.2 基于BP神经网络的FLRDS压力传感器温度补偿  37-40
  第四节本章小结  40-42
第四章基于超磁致伸缩效应的FLRDS电流传感器  42-48
  第一节引言  42
  第二节基于超磁致伸缩效应的电流传感头的设计  42-45
    4.2.1 基于超磁致伸缩效应的电流传感原理  42-43
    4.2.2 基于超磁致伸缩效应的电流传感头设计  43-44
    4.2.3 电流传感头的温度补偿  44-45
  第三节基于超磁致伸缩效应的FLRDS电流传感器设计  45-46
  第四节本章小结  46-48
第五章结论  48-50
参考文献  50-57
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  57-58
致谢  58-59
个人简历  59

多通道光纤衰荡传感器的实现和应用

内容摘要

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