基于掺铒光纤激光器的光纤光栅振动传感系统研究

摘要

近些年来，光纤光栅振动传感器在电力设备和民用工程结构健康状况在线诊断、故障点定位等领域具有广阔的应用前景。其中，基于掺铒光纤激光器的光纤光栅振动传感器因其优良的传感性能成为研究的主要方向。
　　本文首先介绍了光纤光栅激光传感器的基本结构、分类和研究现状以及其在振动传感方面的研究进展，并对光纤光栅激光传感器的原理、掺铒光纤激光器的基本原理、光纤光栅的应变、温度、振动传感检测原理及其解调技术进行理论研究，提出了一种采用双边缘滤波法解调振动信号的基于掺铒光纤激光器的光纤光栅振动传感系统，并分析了系统的特性；利用OptiSystem仿真了掺铒光纤激光器的输出特性，对影响激光器输出功率的参数进行了优化，得到了输出耦合器的最佳分光比和掺铒光纤的最佳长度；改变光纤光栅的中心波长，仿真研究了振动解调系统输出功率与传感光栅的中心波长的关系，结果表明二者在一定传感范围内呈线性关系，确定了系统的可行性；搭建了采用边缘滤波法的基于掺铒光纤激光器的光纤光栅振动传感系统，使用悬臂梁式光纤光栅传感器提供振动信号，通过改变掺铒光纤长度得到其在15 m处激光器有较大的输出，实现了10 Hz、20 Hz、30 Hz低频振动信号的检测。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 基于掺铒光纤激光器的光纤光栅振动传感理论

2.1 光纤光栅激光传感器的原理

2.2 掺铒光纤激光器的原理

2.3 光纤光栅传感的基本原理

2.4 光纤光栅振动传感解调技术

2.5 本章小结

第3章 基于掺铒光纤激光器的光纤光栅振动传感系统方案设计

3.1 系统设计

3.2 系统特性分析

3.3 本章小结

第4章 基于掺铒光纤激光器的振动传感的仿真与分析

4.1 仿真软件OptiSystem

4.2 仿真结构图与参数设置

4.3 参数优化

4.4 仿真分析

4.5 本章小结

第5章 基于掺铒光纤激光器的振动传感的实验研究

5.1 实验系统搭建

5.2 实验参数选择及数据分析

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加科研情况

致谢