一、分布式光纤温度传感器机理及其应用技术研究（论文文献综述）
李璇[1]（2021）在《微型光纤干涉仪与分布式光纤传感技术的研究》文中进行了进一步梳理随着经济全球化和信息技术的发展,信息已经成为当代社会最重要的资源。特别是近年来互联网技术、5G技术等新一代信息技术的迅速崛起,进一步推动了物联网产业的高速发展。伴随着IPV6以及WIFI技术的发展和普及,光纤作为信号传输的优质介质,由于本身就有着耐腐蚀、电绝缘、成本低、抗干扰等优良特性,被不断开发出许多新的应用方式,如光纤器件、光纤传感等,在环保监测、水利、医疗、军事、地质勘探等领域得到了广泛的使用。为了顺应光纤器件与光纤传感的发展需求,对其若干的关键问题进行深入研究是具有重大意义的。本文选取了微型光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）与布里渊散射光时域反射仪（BOTDR）的一些关键问题进行研究。微型光纤MZI的关键问题主要为此类干涉仪的光谱波长变化易受外界环境变化影响,微型光纤MZI的应用场景受到限制;BOTDR系统的关键问题主要为如何克服在进行信号解调时存在的空间分辨率与频率分辨率之间的矛盾。针对以上问题,为拓展微型光纤MZI的应用场景,本文对微型光纤MZI的结构进行优化,提出一种具有制备高稳定性器件的可能性的基于环形光纤的微型光纤MZI;为提供实验平台基础,设计搭建了利用声光调制器调制的点频法BOTDR实验平台;为克服在进行信号解调时存在的空间分辨率与频率分辨率之间的矛盾,提出一种平滑伪魏格纳-威利分布（SPWVD）和四参数粒子群优化（PSO）的联合算法,本文所取得的主要研究成果为:1.提出一种基于环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪,通过仿真模拟与实验测量等方式分析其工作原理,发现其与传统的基于模间干涉的微型干涉仪相比,可以通过控制环形光纤的长度与环形纤芯的厚度以改变在传输过程中环形光纤各处位置的光场分布,进而控制其在干涉过程中的各项指标,如场强、消光比以及自由光谱范围等。同时,为了探究此类干涉仪的实际应用,通过实验测量对干涉仪对温度与折射率的传感性能进行了分析,发现当选用基于纤芯内外径之比约为0.61,长度为5000 μm的环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪时,干涉仪对某些外部环境温度与折射率的敏感度较低,且干涉光谱消光比可达到15.0 dB,因此此种干涉仪具有制备高稳定性器件的可能性,在未来的工作中,可对该结构进行更多的改进,以被开发并应用到更多领域中。2.搭建了利用声光调制器调制的点频法布里渊光时域反射（BOTDR）系统实验平台。与传统的利用电光调制器调制的扫频法BOTDR系统相比,声光调制器调制的脉冲信号消光比较高,且调制性能更加稳定,可以用于长时间的测量。同时,点频法BOTDR系统在数据采集过程中仅需采集一组数据即可得到光纤沿线布里渊频谱,与需要采集多组数据的扫频法BOTDR系统相比,可以节省测量时间,这有利于实时反应待测光纤周边环境变化信息。由测量结果可知,通过此系统得到的结果符合实际应用的要求,这为后续将此BOTDR系统进行进一步优化提供了实验平台基础。3.提出一种平滑伪魏格纳-威利分布（SPWVD）和四参数粒子群优化（PSO）的联合算法,其主要是用于在BOTDR系统提取光纤沿线布里渊频移时同时提升频率分辨率与空间分辨率的测量精度,减少数据采集与处理时间。通过理论分析与实验验证可知,基于SPWVD和四参数PSO的联合算法的BOTDR系统与传统的利用快速傅里叶变换与列文伯格-马夸尔特算法提取布里渊频移的BOTDR系统相比,可以节省测量时间,减少累加去噪的周期以及抑制频率分辨率与空间分辨率间的矛盾。同时,利用四参数PSO算法拟合布里渊增益谱时,无需设定初值即可完成对布里渊频移的提取,这减少了提前准备的时间。因此,基于SPWVD和四参数PSO的联合算法的BOTDR系统可以抑制频率分辨率与空间分辨率间的矛盾,节约采集与处理数据的时间以及提高测量精度。
王俊杰[2]（2020）在《基于螺旋分布式光纤传感器的预应力锚索的腐蚀规律研究》文中认为由于环境因素的影响,预应力锚索易产生腐蚀,降低结构的工作寿命,产生严重的安全隐患,造成巨大的经济损失。同时,预应力锚索深埋在混凝土结构中,导致锚索腐蚀具有时间随机性、空间随机性、隐蔽性等特征。此外,工程常用监测方法存在缺陷,对锚索的腐蚀难以实现长期有效的实时监测。因此,研究实际工程环境中的预应力锚索的腐蚀规律是有挑战性的。本文针对预应力锚索的腐蚀问题,进行基于螺旋分布式光纤的预应力锚索腐蚀规律的研究是十分必要的,将对工程结构的剩余寿命研究提供参考价值。主要研究内容如下:（1）利用混凝土弹性力学理论,简化分析模型,研究基于螺旋光纤应变的腐蚀率理论预测模型,并分析螺旋光纤应变的影响因素。（2）制作不同规格的钢筋混凝土试件,采用电加速腐蚀的方法,验证基于螺旋光纤应变的腐蚀率理论预测模型的正确性,阐明腐蚀长度、混凝土保护层厚度对螺旋光纤应变的影响规律,并分析钢筋混凝土结构的腐蚀规律。（3）基于螺旋分布式光纤测试方法,搭建预应力锚索的腐蚀模型,研究预应力锚索的腐蚀规律。
陈可楠[3]（2020）在《高性能拉曼散射分布式光纤温度传感系统关键技术研究》文中研究表明近年来,我国大型基础设施的规模飞速增长。大型基础设施的服役周期长,服役期间极有可能造成结构上的损伤,从而引发严重的安全事故和经济损失,所以其结构健康监测越来越受到重视。温度监测是结构健康监测的一个重要组成部分。温度变化所引起的结构形变、损伤和老化对于基础设施的结构可靠性具有明显的影响,通过温度信息可以推测基础设施的健康状态。同时,温度信息可以对火灾或管道泄漏等异常事件进行预警。分布式光纤传感技术能够感测光纤沿线的温度、应力、振动等参量,特别适合于基础设施结构健康监测中大范围、长距离、连续分布式的需求,具有独特的优越性。作为分布式光纤传感技术的重要分支,基于拉曼光时域反射的分布式光纤温度传感系统利用自发拉曼散射效应获得光纤沿线的温度信息,可实现数十千米传感距离上米量级的空间分辨率,为结构健康监测提供了高密度、低成本、长距离的分布式温度监测方案,因此十分适合于大型基础设施的分布式温度监测。但是,目前基于拉曼光时域反射的分布式光纤温度传感系统存在着一些问题,使得其在工程应用上的推广受限。首先,系统的测量精度依赖于温度参考点的选取,而现有的温度标定方法需要进行多次回厂检测,无法实现实时的温度标定。其次,系统测量精度的提升会造成其他性能参数的恶化。同时,测量精度的提升需要依赖于复杂的硬件设计,增加了系统的制造成本。最后,系统的温度预警方式单一,无法全面评估温度异常事件的威胁程度,报警阈值的设定高度依赖人工参与。为此,本文主要开展以下工作:1、为了实现系统温度自标定功能,设计了一种外置式自标定装置及动态温度自标定方案,免除了回厂检测的流程,提高了系统的智能化程度;2、分析了限制系统温度测量精度提升的噪声特性,并提出了相应的抑噪方法。利用嵌入式系统中的高速数据采集卡完成了拉曼散射光信号的累加平均,抑制了系统宽带噪声。提出了一种动态噪声基底差分法,抑制了长距离探测时光电探测模块由于动态范围不足所产生的基底噪声。对反斯托克斯光和斯托克斯光信号的比值进行了衰减补偿处理,消除了反斯托克斯光和斯托克斯光信号衰减系数不同对温度解调所带来的影响。比较小波变换不同阈值选择方案,优选极大极小阈值（Minimaxi）方案将解调后温度曲线进行小波阈值降噪处理,提升了系统的温度测量精度;3、实现了绝对温度、温度变化量、温度变化速率的多参量综合诊断,以及基于自适应阈值的温度预测报警方式,解决了目前分布式光纤温度传感系统温度报警方式单一无法适用于多场景应用的问题,有效地缩短了温度报警的响应时间,降低了漏报和误报的概率。本文成功研制了一种具有自标定能力的高性能拉曼散射分布式光纤温度传感系统,该系统在10km测量距离上达到了3m空间分辨率、±1.5℃测温精度和0.11℃温度分辨率。通过信号处理,在不改变硬件结构的情况下,系统测量温度波动减少4.02℃,信噪比提升13.87d B,温度测量精度提升35.77%。在外场条件下设置了管道泄漏的模拟实验,证明了该系统可以适应外场环境,为大型基础设施结构健康监测中的分布式温度监测提供了一种可靠的解决方案。
刘银萍[4]（2020）在《多芯和少模光纤的设计制备及应用研究》文中认为光纤作为通信媒质发展至今,其传输距离和带宽得到显着提升,衰减、色散、非线性等因素对其性能的限制则被逐步降低。目前,结合多种复用技术,普通单芯单模光纤的传输容量已逼近其香农极限。随着数字媒体,云计算,5G通信等业务的飞速发展,网络流量呈爆炸式增长,近十年来,为了进一步提高系统的传输容量,空分复用（Space Division Multiplexing,SDM）技术受到广泛关注,多芯光纤和少模光纤有望成为新一代大容量光纤通信系统中的核心传输媒介。在光纤传感领域,单模光纤非线性阈值低,信噪比受限,且拓展空间有限。多芯光纤和少模光纤具有多个空间信道,并且可以灵活控制模式特性,在分布式光纤传感领域也有巨大应用潜力。针对以上关注点,本文分别设计和制备了面向高速光互连应用的超宽带多芯光纤和少模光纤,可同时兼容单模和多模工作模式。另一方面,提出新型少模光纤,通过优化模式特性解决现行拉曼分布式温度传感系统空间分辨率和温度分辨率相互制约的问题。具体工作内容如下所述:（1）设计并制备了面向大规模数据中心的全波长七芯光纤,通过优化光纤的折射率分布和结构参数,使之能够同时兼容在850 nm处的多模传输以及在1310和1550 nm处的单模传输。全面探究了其带宽,色散,串扰,误差容限等性能。结果表明,该光纤在850 nm的模式群延时不超过0.112 ps/m,有效距离带宽积可达8.44 GHz·km,是OM4光纤的国际标准的1.8倍。同时,相对于单模光纤,其在1550 nm处的色度色散仅增大了1.23 ps/（km·nm）,在错位量不超过2μm时,可保证实效单模传输,附加耦合损耗,模式噪声等引入的影响基本可以忽略不计。所有纤芯同时工作时,在10 km范围内的最大芯间串扰不超过-43 d B。首次同时在850,1310和1550 nm处实现7×25 Gb/s的并行无误码传输,传输距离分别为300 m,12.4 km和10 km。（2）基于WKB理论分析了不同掺杂材料对光纤带宽与波长之间依赖性的影响,通过在包层中掺杂氟元素来降低少模光纤带宽对波长的敏感度,使之在850-940 nm具有较为均衡的带宽表现。测试结果表明,该光纤在850,880,910和940 nm处的模式带宽分别为6.5,6.9,4.9和4.0 GHz·km,满足短波分复用（Short Wavelength Division Multiplexing,SWDM）系统中OM5光纤的国际标准。另一方面,为了能够同时兼容SWDM系统和粗波分复用（Coarse Wavelength Division Multiplexing,CWDM）系统,纤芯的直径和纤芯—包层相对折射率差被优化至30μm和1.2%,并基于商用SWDM和CWDM收发模块分别在250 m和10 km的距离上实现了4×25 Gb/s的无误码传输。（3）设计并制备了面向拉曼分布式温度传感系统的芯径为24μm的少模光纤,通过优化折射率分布和纤芯尺寸达到抑制模间色散和增大有效模场面积的效果,缓解了传统基于多模光纤或者单模光纤的拉曼分布式温度传感系统中温度分辨率和空间分辨率相互制约的问题。在满注入条件下,采用所制备的少模光纤在25 km的距离内可达到1?C的温度分辨率和1.13 m的空间分辨率,同样情况下,使用OM2多模光纤温度分辨率虽然有0.3?C的提升,其空间分辨率劣化至2.58 m。在准单模注入条件下,在25 km范围内空间分辨率不受模式色散的影响,温度分辨率为4.7?C,相对于单模光纤有2.2?C的提升。综上所述,本文聚焦于面向光通信和光传感应用的新型多芯光纤和少模光纤的研究。提出两种面向光互连系统的高速超宽带多芯及少模光纤,可有效提高系统的传输容量和效率。同时利用少模光纤模场面积大和模式色散小的优势,优化现行拉曼分布式温度传感系统的温度分辨率和空间分辨率。
周雁[5]（2020）在《分布式光纤声学振动传感器》文中进行了进一步梳理光纤传感技术是指使用光纤作为传感介质,以光纤中传播的光信号作为传感信号,对传感介质周边的环境变量如温度变化、压力变化、声音等进行探测的技术。光纤传感具有抗电磁干扰、灵敏度高、体积小巧、性能稳定、使用寿命长等优点,在交通、工业、建筑、航空、航天、医疗等领域具有广泛的应用前景。包括分布式光纤声学振动传感在内的分布式光纤传感技术是在长距离传感技术领域具有独特优势的一种光纤传感技术,在油气管道、轨道交通、国防军事等领域有重要应用价值。本文研究了一种基于相位敏感瑞利散射原理的分布式光纤声学振动传感器（Distributed Acoustic-vibration Senor,DAS）,在传统相位敏感分布式光纤振动传感器的技术方案中引入基于3×3耦合器的相位解调方案,在理论设计的基础上开展仿真模拟,搭建了完整的DAS硬件系统,开发了匹配的软件系统,并进行相应的实验研究,最后对实验数据进行分析。本文的主要工作及研究结果如下:1.开展了DAS相关的技术背景和研究现状的调研,综合分析各项技术方案的优缺点。选择基于传统相位敏感分布式光纤振动传感器在再引入基于3×3耦合器的相位解调方案来设计DAS的系统。进一步详细地介绍了3×3耦合器的振幅相位输出原理,并分析了3×3耦合器解调方法的计算方法及原理。2.建立了DAS的理论仿真模型。基于窄线宽激光脉冲、传感光纤模块、数据采集模块和3×3耦合器相位解调模块的硬件系统,构建了DAS的模型,根据各模块对应光功能给出数学公式的数值模型,把光源的脉宽及波长、光纤长度、瑞利散射等系统内在因素及外界施加的振动以明确的数学形式表征出来。根据建立的DAS理论仿真模型进行模拟仿真,验证所设计的DAS可以具备对外界声学振动的探测能力。3.完整地搭建了一套DAS硬件系统,开发了相应的软件系统。研究了DAS的传感距离、空间分辨率、加载信号的解调以及系统稳定性。实验结果表明,所研究的DAS可以实现最远传感距离10千米,空间分辨率最小可达1.6米,振动传感频率范围100Hz至1.5KHz;DAS经过连续工作5小时的测试,具有较好的稳定性。
袁超林[6]（2019）在《光纤传感器及其在索承网格结构应变及变形监测中的应用》文中进行了进一步梳理索承网格结构日趋新颖和复杂的结构形式在给建筑理念和结构设计不断带来创新的同时,也使得索承网格结构在施工过程中面对着前所未有的风险和挑战。因此,针对索承网格结构在施工阶段和运营阶段实行有效、实时和长期的跟踪监测将会带来巨大的工程效益,并同时具有十分重要的社会意义。为将事故风险降至最低,预防和杜绝工程安全事故的发生,结构健康监测被应用于索承网格结构的安全状态评估中。而结构健康监测系统最前端也是最基础的一个重要组成部分便是传感器系统,本文以光纤传感器作为研究对象,根据测量范围的不同将其分为准分布式光纤传感器与分布式光纤传感器,结合实际工程需求,展开了一系列的相关研究并应用于实际工程中,主要内容及结论如下:（1）准分布式光纤传感器中最具有代表性的便是光纤布拉格光栅传感器,其发展最为成熟、商业化程度也最高。但是受到光纤自身特性的限制,光纤光栅传感器对应变与温度同时敏感。而索承网格结构施工期十分漫长,温度对于结构的影响不可忽视。因此本文从光纤光栅的基本传感原理出发,利用负热膨胀材料的热缩冷胀效应抵消温度对光纤造成的影响,设计出一种新式的封装结构,使得光纤光栅应变传感器具有低温敏的特性。实验室性能测试结果和工程实例数据均表明该传感器能够更可靠有效地满足温度变化较为明显环境下的应变监测需求。（2）分布式光纤传感器最突出的特点和优势在于较长的传感距离,可以对结构进行覆盖式测量,本文利用基于光频域反射技术（OFDR）的分布式光纤传感器对索承网格结构中两种基本形式的结构:杆和板,展开了位移重构的相关研究。在杆结构位移重构研究中,从二维平面理论出发,推导得出杆结构在三维空间内的位移重构算法,通过模型计算和试验验证了该算法的有效性和精度;在板结构位移重构研究中,基于应变花思想提出一种新的分布式光纤传感器布设方案,利用逆有限元算法实现了板结构的位移重构。（3）针对索承网格结构施工过程进行有效、实时的全结构跟踪监测是一个迫切需要解决的重大工程问题并将产生巨大的社会经济效益。索承网格结构自身的结构特点导致了需要数目繁多、多种类型的传感器实时同步监测才能较为全面地反映结构安全信息,本文为解决不同工作类型的传感器之间信号同步解调和采集的问题,引入多类型同步数据采集设备,真正意义上实现了一台设备实时同步采集所有传感器的信号。并以郑州奥体中心体育场作为工程背景,对其关键施工阶段的结构力学行为进行了跟踪监测,分析了结构在不同施工阶段的表现并给出了相应的结论。
孟令健[7]（2019）在《缠绕式光纤应变传感器开发及在道路工程中的应用》文中指出光纤传感器是一种伴随着光通信技术而发展起来的新型传感技术。与传统的力学传感技术相比,光纤传感器在面对恶劣的传感监测环境时具有显着的优点。在本研究中,为了提升光纤传感器量程,降低传感器成本,结合光时域反射技术,开发了以光纤螺旋缠绕调制结构为敏感元件的光纤应变传感器。形成了一整套由光纤敏感元件、封装结构、准分布式测量网络、信号解调算法组成的光纤传感系统。基于沥青混合料在碾压荷载作用下的动态压实有限元分析以及3D打印技术开发了适用于沥青路面变形监测的传感器。最后,通过压实实验验证了传感器的工作性能,获得了沥青混合料压实过程的实测数据。本文的主要内容及成果如下:（1）基于光纤宏弯曲损耗原理,研究了光纤螺旋缠绕结构对光纤光损耗系数的影响。使用Matlab软件开发了光时域反射仪数据文件处理程序,对测量信号的噪声分布以及去噪方法进行了分析研究,提升了传感信号的信噪比。通过数据分析及标定测试,分析了可能影响光纤缠绕结构传感性能的因素,为测量设备的参数设置提供了指导,提升了传感性能。（2）开发基于圆形橡胶棒的缠绕式光纤应变传感器原型。对光纤缠绕过程中的最优螺距、橡胶棒力学性能、传感器信号解调等问题进行了分析研究,验证了光纤螺旋缠绕结构的传感能力。对光纤缠绕式应变传感器的准分布式复用方法以及解调方法进行了研究,提升了传感器的测量范围,扩展了传感器的应用场景。（3）从本构模型出发,使用ABAQUS有限元软件对松散热态沥青混合料的动态压实过程进行模拟,获得了沥青混凝土路面压实过程的变形特性。根据沥青混合料压实变形的特点,对该传感器进行实用化定制,使用弹簧替换橡胶棒作为弹性基材,研发了沥青路面变形监测的传感器。使用理论计算、Matlab仿真、有限元分析等方法对影响传感器应变测量灵敏度的因素进行了分析,基于分析结果对弹簧的几何参数进行了优化,提升了传感器的灵敏度。（4）应用准分布式复用技术,搭建了包含3个传感节点的准分布式传感网络。使用准分布式传感器监测了车辙试件成型以及沥青混凝土路面坑洞的填筑击实过程中沥青混合料的变形。实验结果表明,三个传感器准确的测量到了沥青混合料的竖向变形随压实次数的增加而逐渐增加,最终趋于稳定的过程。证明本研究开发的传感器可以对沥青混合料压实过程进行监测。本研究通过对缠绕式光纤光损耗调制结构的研究,开发了一种新型光纤应变传感器,与商用光纤传感技术相比大大提升了应变传感量程,并且具有结构简单、成本低、易于定制的优点。基于该技术开发了沥青路面变形监测传感器,为解决沥青混凝土路面施工中压实次数难以控制、压实度不足等问题提供了一种新型的传感监测方法,为大量程光纤传感器的开发与应用提供了新的思路。
田源[8]（2019）在《基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测方法研究》文中研究指明电力变压器在电力系统中起着重要的作用,其安全运行直接影响到供电的可靠性和安全性。绕组变形是引起变压器内部故障的主要原因之一,准确、实时的变形检测对变压器的安全运行具有重要意义。针对传统绕组变形检测方法对绕组局部微小变形检测灵敏度较低,无法进行故障定位等问题,本文提出了基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测方法,研究了变压器油中内置光纤的稳定性,提出了布里渊散射频谱的拟合方法,研究了传感光纤与绕组导线间应变传递机理,开展了基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测试验。主要研究内容和成果如下:进行了内置光纤的变压器油的老化特性试验,分析了含纤油样与纯油样对微水、酸值、介损和体积电阻率等参量影响规律以及对光纤本身测量精度的影响,筛选出聚酰亚胺和乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）分别作为传感光纤的涂覆层和护套材料;分析了 2种光纤安装方法对绕组内部电场分布的影响以及影响变压器绕组和光纤内部最大场强的主要因素,对不同安装方式的光纤复合式导线进行了工频耐压试验,研究表明,本文设计的两种光纤布设方式均对变压器内部绝缘特性没有影响;对ETFE进行了电老化特性和闪络试验,研究了 ETFE的电老化寿命模型,并与油纸绝缘进行对比,结果表明,ETFE具有比绝缘纸更好的绝缘特性,满足变压器内部绝缘要求。提出了分布式光纤在变压器内部布线和保护方法,研制了 1台内置分布式传感光纤的35kV油浸式变压器。提出了基于互相关-LM法的布里渊频谱拟合方法和双峰拟合方法,提高了布里渊频谱拟合精度和速度,误差小于1MHz;采用布里渊-拉曼联合测量法实现了光纤应变和温度的区分测量,温度精度达±0.5℃,应变精度达±25με;获得了光纤复合式变压器绕组在不同内部环境温度下的应变分布曲线和测量精度,验证了分布式光纤传感技术在变压器绕变形检测中的可行性。设计并研制了嵌入式光纤绕组和粘贴式光纤绕组,建立了分布式光纤与变压器绕组的轴向/弯曲应变传递模型,理论研究表明,光纤应变传递率达85%以上,可有效传递导线应变;分析了影响应变传递率的主要因素,考虑了导线发生塑性形变时应变传递函数,研究了绕组变形量与光纤应变间的关联关系。对比分析了分布式光纤检测法与传统频率响应法对变压器绕组相同程度变形的检测灵敏度,试验验证了分布式光纤检测法对绕组轻微变形测量的有效性,提出了基于欧氏距离的绕组变形检测判据;开展了变压器绕组局部温升和变形模拟试验,有效实现绕组变形定位检测,可将变形故障定位至某一饼;开展了变压器绕组不同变形类型的模拟试验,基于S变换提取绕组变形时光纤应变曲线特征量,采用极限学习机算法识别绕组故障类型,结果表明,该方法对测试样本的识别准确率可达94%以上。
李大鹏[9]（2019）在《分布式光纤温度传感技术及其在热力管道泄漏监测中的应用研究》文中研究表明热力管道是输送热水或蒸汽等热能介质的管道,属于现代城市供暖保障生命线。随着经济的发展和城市规模的扩大,城市地下热力管网也越来越庞大密集,一旦发生破坏,将会对取暖和热力生产造成严重的影响,产生巨大的经济损失。传统管道泄漏监测技术易受电磁干扰、耐受高温高压性低,由于缺少分布式温度监测技术与手段,难以达到智能监测需求。分布式光纤温度传感（Distributed optical fiber Temperature Sensing system,DTS）技术具有无源、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温、质量轻、成本低等优点,得到迅猛发展。本文深入研究DTS工程化技术及其用于热力管道泄漏监测系统中的若干关键问题。论文首先探究了光纤热光互作用的机理,分析了基于拉曼散射的DTS技术的原理及实现方式,设计了系统的解调算法,研制了DTS样机,所研制的样机已通过应急管理部沈阳消防研究所组织的3C性能测试。然后,论文提出了系统工程应用的整体解决方案,研究了耐高温测温光纤,制定了通信协议,开发了上位机软件,研究了热力管道螺旋缠绕式的光缆敷设方式,采用ANSYS Workbench软件仿真,并分析了土壤等环境因素对系统测温精度的影响。最后,论文建立了基于DTS热力管道的健康评价体系。建立了健康状态评价模型,研究了基于层次分析法的权重比较健康评价方法,初步探究了基于BP神经网络的热力管道健康预测算法。本文研究的基于DTS的新型热力管道泄漏监测系统可实现管线温度分布式数据的实时采集、传输、存储、计算,达到远程监控和泄漏定位的目的;设计的螺旋缠绕式光缆敷设方式,有助于解决现有光缆敷设方式的监测盲点,更好的实现实时监测和泄漏点定位。本文研究结果可为热力管道泄漏监测的应用提供实用化解决方案。
张津[10]（2019）在《基于光纤法布里珀罗干涉仪的温度传感器增敏及多点探测技术研究》文中认为温度传感在工业生产、航空航天、医疗卫生、食品加工等行业均有广泛的研究与应用价值。传统的电传感器一般都是单点式测量,而且无法在剧烈电磁扰动的环境下正常工作。光纤传感器因其灵敏度高、抗干扰能力强、易于实现复用等优点,受到越来越多关注。本论文将结合光纤传感器的优点,设计了一种基于法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot Interferometer,FPI）结构的温度传感器,围绕着增大灵敏度与实现复用开展研究,主要研究内容如下:（1）推导FPI的原理,并详细分析低精细度FPI的反射光谱,探讨干涉仪的腔长和端面反射率对干涉光谱的影响。提出一种基于单模光纤（Single Mode Fiber,SMF）端面与紫外胶端面构成的低精细度FPI结构的温度传感器,由于紫外胶具有较大的热膨胀系数,在20℃24℃的温度测试实验中,通过光谱解调,该传感器获得了高达-2.88nm/℃的灵敏度,且具有极好的线性度。（2）引入游标效应,对FPI温度传感器进行增敏。详细推导两个级联FPI产生游标光谱的原理,以及游标效应对灵敏度的放大系数。熔接SMF与熔融二氧化硅毛细管构成参考FPI干涉仪,与所制备的传感干涉仪级联形成游标效应。通过拟合游标光谱的下包络并追踪其最小值所对应波长,即可解调出外界温度。在20℃24℃的温度测试实验中,根据两个FPI腔长差的不同,分别得到了33.06/nm℃、-58.60nm/℃、67.35nm/℃的超大灵敏度,且与理论预测相吻合。（3）提出波数光谱主频精确识别算法对低精细度FPI腔长进行解调,该算法基于Rife算法,具有较高的估算精度。将该算法应用于FPI温度传感器中,可显着增大温度探测范围。另外,该算法还应用于FPI传感单元的并联复用中,在实验条件下成功实现了无串扰的温度传感,并基于此提出了FPI传感器的三维复用网络设计。
二、分布式光纤温度传感器机理及其应用技术研究（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、分布式光纤温度传感器机理及其应用技术研究（论文提纲范文）
（1）微型光纤干涉仪与分布式光纤传感技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的分类及研究进展 |
| 1.2.1 微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的分类 |
| 1.2.2 微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的研究进展 |
| 1.3 基于布里渊散射的分布式传感技术的分类与研究现状 |
| 1.3.1 基于布里渊散射的分布式传感技术的分类 |
| 1.3.2 基于布里渊散射的光时域反射系统(BOTDR)的研究进展 |
| 1.4 论文研究内容与创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 第二章 微型光纤马赫-曾德尔干涉仪理论基础 |
| 2.1 矢量亥姆霍兹方程 |
| 2.2 阶跃光纤中的模式求解 |
| 2.3 单模光纤-特种光纤熔接结构中模式的激发与耦合 |
| 2.4 基于特种光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的干涉原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于布里渊散射的分布式光纤传感理论基础 |
| 3.1 光纤中自发布里渊散射的产生机理 |
| 3.2 光纤中布里渊散射的特征 |
| 3.2.1 布里渊增益谱的特征 |
| 3.2.2 布里渊散射的阈值 |
| 3.2.3 布里渊频移(BFS)与温度以及应力的关系 |
| 3.3 布里渊分布式光纤传感的主要性能参数 |
| 3.3.1 空间分辨率 |
| 3.3.2 BOTDR系统的信噪比 |
| 3.4 BOTDR系统的相干检测原理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的理论分析 |
| 4.2.1 环形光纤的结构与归一化参数 |
| 4.2.2 基于环形光纤的微型光纤MZI的干涉原理 |
| 4.3 基于环形光纤的微型光纤MZI的仿真结果与性能分析 |
| 4.3.1 环形光纤的纤芯内外径之比对模式场分布的影响 |
| 4.3.2 环形光纤的长度对MZI的插入损耗、最大消光比(ER)以及自由光谱范围(FSR)的影响 |
| 4.4 基于环形光纤的微型光纤马赫-曾德尔干涉仪的制作 |
| 4.5 实验结果及讨论 |
| 4.5.1 基于环形光纤的微型光纤MZI对温度的灵敏度实验 |
| 4.5.2 基于环形光纤的微型光纤MZI对外界环境折射率的灵敏度实验 |
| 4.6 结论 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 利用声光调制器调制的点频法BOTDR系统 |
| 5.1 BOTDR系统整体方案设计 |
| 5.2 BOTDR系统中关键器件的选择 |
| 5.2.1 激光光源 |
| 5.2.2 声光调制器(AOM) |
| 5.2.3 脉冲放大器 |
| 5.2.4 功率放大掺铒光纤放大器(EDFA) |
| 5.2.5 光纤布拉格光栅滤波器 |
| 5.2.6 光电探测器 |
| 5.2.7 可调谐微波源 |
| 5.2.8 信号采集模块 |
| 5.3 BOTDR系统中的布里渊增益谱解调方法 |
| 5.4 BOTDR系统中的布里渊谱型拟合算法 |
| 5.5 BOTDR系统中的控制软件界面与主要功能 |
| 5.5.1 EDFA控制系统 |
| 5.5.2 BOTDR系统的数据处理界面 |
| 5.6 BOTDR系统中的实验结果与讨论 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 平滑伪魏格纳-威利分布与粒子群优化联合算法对BOTDR的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 平滑伪魏格纳-威利分布(SPWVD)和四参数粒子群优化(PSO)的联合算法理论基础 |
| 6.2.1 平滑伪魏格纳-威利分布(SPWVD)算法原理 |
| 6.2.2 四参数粒子群优化(PSO)算法原理 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.4 结论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词对照表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（2）基于螺旋分布式光纤传感器的预应力锚索的腐蚀规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 预应力锚索 |
| 1.2.2 钢绞线的腐蚀机理及损伤形态 |
| 1.2.3 钢筋腐蚀监测方法 |
| 1.3 论文主要工作及创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 钢筋腐蚀预测理论模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全分布光纤应变传感原理 |
| 2.2.1 布里渊频移与温度和应变的关系 |
| 2.2.2 传感器结构与参数 |
| 2.3 钢筋腐蚀率的理论计算 |
| 2.4 钢筋锈胀力与腐蚀率关系的理论分析 |
| 2.4.1 钢筋腐蚀过程分析 |
| 2.4.2 钢筋锈胀力模型 |
| 2.4.3 基于螺旋光纤应变的钢筋腐蚀预测理论模型 |
| 2.5 腐蚀率预测模型影响因素分析 |
| 2.5.1 保护层厚度的影响分析 |
| 2.5.2 多孔区厚度的影响分析 |
| 2.5.3 锈蚀膨胀率的影响分析 |
| 2.5.4 钢筋直径的影响分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 钢筋腐蚀预测模型的试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验方案 |
| 3.2.1 验材料与设备 |
| 3.2.2 试验装置设计 |
| 3.3 光纤名义应变时程变化规律 |
| 3.3.1 100mm长钢筋试件 |
| 3.3.2 200mm长钢筋试件 |
| 3.4 温度补偿型电加速腐蚀试验 |
| 3.4.1 光纤光栅传感原理 |
| 3.4.2 电加速腐蚀试验中的温度影响 |
| 3.4.3 光纤实际应变时程变化规律 |
| 3.5 理论模型与实验模型对比 |
| 3.6 理论模型与既有研究结果对比 |
| 3.7 误差分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 预应力锚索腐蚀规律研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 预应力锚索的施工工艺 |
| 4.2.1 先张法 |
| 4.2.2 后张法 |
| 4.3 复合工艺设计 |
| 4.3.1 砂浆管法 |
| 4.3.2 塑料壳复合法 |
| 4.4 预应力锚索的腐蚀规律的研究 |
| 4.5 锚索腐蚀试验模型搭建 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文 |
（3）高性能拉曼散射分布式光纤温度传感系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 分布式光纤温度传感系统研究现状 |
| 1.3 本论文的研究背景及主要内容 |
| 1.3.1 本论文的研究背景 |
| 1.3.2 本论文的主要内容 |
| 第二章 分布式光纤温度传感系统原理 |
| 2.1 分布式光纤温度传感技术基本原理 |
| 2.1.1 基于瑞利散射的分布式光纤温度传感技术 |
| 2.1.2 基于布里渊散射的分布式光纤温度传感技术 |
| 2.1.3 基于拉曼散射的分布式光纤温度传感技术 |
| 2.1.4 分布式光纤温度传感系统比较及本文系统选型 |
| 2.2 拉曼散射温度传感解调方法 |
| 2.2.1 基于反斯托克斯光强度的单路解调方法 |
| 2.2.2 基于反斯托克斯光和瑞利散射光强度比值的双路解调方法 |
| 2.2.3 基于反斯托克斯光和斯托克斯光强度比值的双路解调方法 |
| 2.3 拉曼散射温度传感系统噪声特性 |
| 2.3.1 累加平均降噪 |
| 2.3.2 动态噪声基底差分降噪 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 分布式光纤温度传感系统硬件及软件设计 |
| 3.1 系统性能指标 |
| 3.1.1 温度分辨率 |
| 3.1.2 空间分辨率 |
| 3.1.3 温度测量精度 |
| 3.1.4 测量时间 |
| 3.2 系统组成及各器件选型 |
| 3.2.1 光发射与接收模块 |
| 3.2.2 光电探测模块 |
| 3.2.3 信号采集处理模块 |
| 3.2.4 传感系统方案设计 |
| 3.2.5 系统性能指标测试 |
| 3.3 软件结构设计 |
| 3.3.1 软件需求分析 |
| 3.3.2 软件总体架构 |
| 3.4 软件系统开发 |
| 3.4.1 软件功能实现 |
| 3.4.2 软件界面实现 |
| 3.4.3 数据库及远程监控 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 分布式光纤温度传感系统信号处理及模拟实验 |
| 4.1 标定方法设计 |
| 4.1.1 外置式光纤温度自标定装置 |
| 4.1.2 动态温度自标定方案 |
| 4.2 信号降噪优化 |
| 4.2.1 累加平均及动态噪声基底差分 |
| 4.2.2 衰减补偿处理 |
| 4.2.3 小波变换降噪 |
| 4.3 温度报警模拟实验 |
| 4.3.1 温度报警方式 |
| 4.3.2 模拟实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 参考文献 |
（4）多芯和少模光纤的设计制备及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 多芯和少模光纤在光通信领域的研究现状 |
| 1.3 多芯和少模光纤在光传感领域的研究现状 |
| 1.4 论文结构与研究内容概述 |
| 第二章 多芯和少模光纤的理论研究 |
| 2.1 多芯光纤串扰的研究 |
| 2.1.1 模式耦合理论与能量耦合理论 |
| 2.1.2 仿真结果分析 |
| 2.2 少模光纤模式色散的计算 |
| 2.3 弯曲损耗的产生机理与计算 |
| 第三章 面向高速高密度光互连的全波长多芯光纤 |
| 3.1 多芯光纤的设计 |
| 3.2 多芯光纤及其扇入扇出设备的制备 |
| 3.2.1 多芯光纤的制备 |
| 3.2.2 扇入扇出设备的制备 |
| 3.3 多芯光纤的测试 |
| 3.3.1 损耗谱测试 |
| 3.3.2 芯间串扰测试 |
| 3.3.3 色散测试 |
| 3.3.4 误差容限测试 |
| 3.4 扇入扇出设备的测试 |
| 3.5 基于多芯光纤的传输实验 |
| 3.5.1 850 nm的传输实验结果 |
| 3.5.2 1310 nm的传输实验结果 |
| 3.5.3 1550 nm的传输实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 面向高速光互连的宽带少模光纤 |
| 4.1 宽带少模光纤的设计 |
| 4.1.1 WKB理论 |
| 4.1.2 光纤材料对带宽的影响 |
| 4.1.3 少模光纤参数优化 |
| 4.2 宽带少模光纤制备与测试 |
| 4.2.1 带宽测试 |
| 4.2.2 色散测试 |
| 4.2.3 误差容限测试 |
| 4.3 基于宽带少模光纤的传输实验 |
| 4.3.1 基于SWDM系统的传输实验 |
| 4.3.2 基于CWDM系统的传输实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 面向拉曼分布式温度传感的新型少模光纤 |
| 5.1 拉曼分布式温度传感原理 |
| 5.2 面向拉曼分布式温度传感的少模光纤设计与制备 |
| 5.3 拉曼分布式光纤温度传感系统 |
| 5.3.1 关键器件的选取及参数说明 |
| 5.3.2 衰减补偿 |
| 5.3.3 信噪比提升方法 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 主要技术指标 |
| 5.4.2 少模工作状态下实验效果 |
| 5.4.3 准单模工作状态下实验效果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录A 基于少模光纤的分布式布里渊动态光栅传感 |
| A.1 布里渊动态光栅的传感机理 |
| A.2 少模光纤布里渊动态光栅的产生与测量 |
| A.2.1 基于单泵浦环行腔结构的布里渊动态光栅 |
| A.2.2 布里渊动态光栅的测量 |
| A.3 基于少模布里渊动态光栅的多参量传感 |
| A.3.1 布里渊动态光栅频移与温度、应变的关系 |
| A.3.2 多参量传感的分离误差与可行性分析 |
| A.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
| 攻读学位期间申请的专利 |
（5）分布式光纤声学振动传感器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 分布式光纤传感技术 |
| 1.2.1 分布式干涉型传感技术 |
| 1.2.2 分布式反射型传感技术 |
| 1.3 本课题的意义及主要研究内容 |
| 2 DAS系统传感机理分析 |
| 2.1 光纤中的散射 |
| 2.1.1 光纤中存在的散射 |
| 2.1.2 光纤中的背向瑞利散射模型 |
| 2.2 OTDR原理 |
| 2.2.1 OTDR技术 |
| 2.2.2 OTDR技术的分类 |
| 2.3 基于Φ-OTDR的 DAS技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 DAS系统的结构设计 |
| 3.1 DAS系统的结构设计 |
| 3.1.1 DAS系统的总体结构 |
| 3.1.2 DAS系统的工作原理 |
| 3.2 DAS系统的软件结构与设计 |
| 3.2.1 3×3耦合器原理分析 |
| 3.2.2 3×3耦合器解调方法的分析 |
| 3.2.3 信号解调算法的软件实现 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 DAS系统的数值模拟研究 |
| 4.1 DAS系统的结构 |
| 4.2 模块的分析及模拟 |
| 4.2.1 传感光纤的结构 |
| 4.2.2 探测脉冲的结构 |
| 4.2.3 背向散射电场的分析 |
| 4.2.4 光电探测器 |
| 4.2.5 外界扰动 |
| 4.3 数值模拟及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 DAS系统实验研究 |
| 5.1 实验系统搭建及硬件的选用 |
| 5.1.1 DAS系统的整体结构 |
| 5.1.2 系统的各个组装器件 |
| 5.1.3 实验系统的结果展示 |
| 5.2 传感距离的分析 |
| 5.2.1 脉宽对传感距离的影响 |
| 5.2.2 采集卡对传感距离的影响 |
| 5.2.3 两种不同长度的光纤进行返回光的测试 |
| 5.3 空间分辨率的分析 |
| 5.3.1 理论分析的空间分辨率 |
| 5.3.2 通过截断信号来对比系统的空间分辨率 |
| 5.4 声音振动信号的解调分析 |
| 5.4.1 外界信号的加载 |
| 5.4.2 外界信号的解调 |
| 5.4.3 频率曲线的定标 |
| 5.5 系统稳定程度 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文小结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）光纤传感器及其在索承网格结构应变及变形监测中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究现状 |
| 1.2.1 光纤传感技术研究现状 |
| 1.2.2 应力应变监测研究现状 |
| 1.2.3 变形监测研究现状 |
| 1.3 本文主要研究工作 |
| 2 低温敏型光纤光栅应变传感器研制与开发 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤光栅传感器简介 |
| 2.2.1 光纤光栅传感原理 |
| 2.2.2 温度补偿原理 |
| 2.3 低温敏型光纤光栅传感器结构设计 |
| 2.3.1 传感器封装设计准则 |
| 2.3.2 传感器低温敏结构及原理 |
| 2.3.3 传感器的封装 |
| 2.4 低温敏光纤光栅应变传感器性能测试 |
| 2.4.1 性能测试 |
| 2.4.2 工程实例 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于OFDR分布式光纤传感器位移重构理论及试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于OFDR的分布式传感技术原理和性能研究 |
| 3.2.1 OFDR传感技术基本原理 |
| 3.2.2 基于OFDR的分布式光纤传感器应变测量性能研究 |
| 3.2.3 应变传递影响因素有限元模拟 |
| 3.3 杆结构位移重构理论研究 |
| 3.3.1 二维位移重构理论 |
| 3.3.2 三维位移重构理论推导 |
| 3.3.3 试验验证 |
| 3.4 板结构位移重构试验研究 |
| 3.4.1 传感器布设方案 |
| 3.4.2 平板结构三维位移场重构 |
| 3.4.3 试验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 大跨空间结构施工应力监测实例 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 工程概况 |
| 4.3 结构健康监测系统 |
| 4.3.1 多类型同步数据采集设备 |
| 4.3.2 传感器布设依据 |
| 4.3.3 应力监测方案 |
| 4.3.4 光纤光栅传感器安装 |
| 4.4 监测结果分析 |
| 4.4.1 巨型三角桁架提升过程监测结果分析 |
| 4.4.2 巨型三角桁架卸载过程监测结果分析 |
| 4.4.3 索承网格径向索预张拉施工监测结果分析 |
| 4.4.4 长期监测结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点总结 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）缠绕式光纤应变传感器开发及在道路工程中的应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 选题背景与研究内容 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 光纤传感器研究现状 |
| 2.1.1 光纤传感的基本原理 |
| 2.1.2 当前主要的光纤传感技术 |
| 2.2 土木工程领域光纤传感器应用研究现状 |
| 2.3 道路工程领域光纤传感器应用研究现状 |
| 2.4 沥青混凝土材料成型机理与监检测技术研究 |
| 2.4.1 沥青混凝土压实控制技术研究 |
| 2.4.2 沥青混凝土路面动态压实模拟研究 |
| 2.4.3 沥青混凝土压实过程监检测技术研究现状 |
| 3 光纤螺旋缠绕结构损耗敏感机理研究 |
| 3.1 光纤中的光衰减与强度调制型光纤传感器研究现状 |
| 3.2 光纤螺旋缠绕结构对光损耗的影响分析 |
| 3.3 光时域反射测量技术及数据处理算法 |
| 3.3.1 光时域反射仪及数据解调算法 |
| 3.3.2 OTDR测试曲线噪声分析及去噪处理 |
| 3.4 光纤缠绕调制试验与结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 缠绕式光纤应变传感器原型的开发与测试 |
| 4.1 缠绕式光纤应变传感器的开发 |
| 4.1.1 橡胶棒材料测试 |
| 4.1.2 最优缠绕螺距 |
| 4.1.3 传感器的制作与加持结构测试 |
| 4.2 缠绕式光纤应变传感器性能测试与数据分析 |
| 4.3 缠绕式光纤应变传感器影响因素研究 |
| 4.3.1 光时域反射仪的测量参数影响 |
| 4.3.2 传感器几何结构的影响 |
| 4.3.3 环境温度对缠绕式光纤应变传感系统的影响 |
| 4.4 缠绕式光纤应变传感器的准分布式复用研究 |
| 4.4.1 准分布式复用原理 |
| 4.4.2 传感器标定测试与数据分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于缠绕光纤传感技术的沥青路面变形监测传感器开发 |
| 5.1 沥青混凝土动态压实有限元模拟 |
| 5.1.1 松散热态沥青混合料本构模型 |
| 5.1.2 沥青混凝土动态压实有限元模型的建立 |
| 5.1.3 沥青混凝土动态压实模拟结果 |
| 5.2 沥青路面变形监测传感器调制结构开发 |
| 5.2.1 基于弹簧的光纤弯曲调制结构 |
| 5.2.2 标定实验及数据处理 |
| 5.3 沥青路面变形监测传感器的设计优化 |
| 5.3.1 弹簧变形状态下的几何参数变化规律 |
| 5.3.2 缠绕式光纤应变传感器灵敏度理论推导与优化 |
| 5.3.3 优化后的传感器标定测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 沥青路面变形监测传感器封装结构开发与应用测试 |
| 6.1 沥青路面变形监测传感器封装结构开发 |
| 6.1.1 传感器核心封装结构设计 |
| 6.1.2 传感器与路面协同变形有限元分析及改进 |
| 6.1.3 传感器底座结构验算及优化 |
| 6.1.4 传感器的组装及连接光纤保护结构设计 |
| 6.1.5 传感器准分布式测量系统的构建 |
| 6.2 沥青混凝土车辙试件成型压实测试 |
| 6.2.1 测试条件及过程 |
| 6.2.2 数据处理及结果分析 |
| 6.2.3 传感器完整性检查 |
| 6.3 实际路面压实测试 |
| 6.3.1 测试条件及过程 |
| 6.3.2 数据处理及结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 论文主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A “.sor”数据文件提取转换为“.mat”文件程序 |
| 附录B 非反射事件损耗值计算程序 |
| 附录C 圆柱形弹簧变形模拟后处理python程序 |
| 附录D 弹簧簧丝长度计算程序 |
| 附录E 缠绕式光纤应变传感器灵敏度计算程序 |
| 附录F 沥青混合料粘弹性松弛模量prony拟合程序 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 变压器绕组变形电气测量方法 |
| 1.2.2 变压器绕组变形非电气测量法 |
| 1.2.3 分布式光纤传感技术 |
| 1.2.4 分布式光纤传感技术在电气设备状态监测中的研究现状 |
| 1.3 需解决的主要问题 |
| 1.4 课题的主要研究内容 |
| 第2章 变压器油中内置光纤的稳定性和布设方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 含纤变压器油热老化特性试验 |
| 2.2.1 试验材料与试品预处理 |
| 2.2.2 热老化特征参量与测量方法 |
| 2.2.3 测量结果 |
| 2.2.4 数据分析 |
| 2.2.5 温度标定试验 |
| 2.3 光纤对油中电场分布的影响 |
| 2.3.1 开槽导线电场仿真 |
| 2.3.2 粘贴式光纤电场仿真 |
| 2.3.3 饼间电场仿真 |
| 2.3.4 影响电场分布的因素分析 |
| 2.3.5 工频耐压试验 |
| 2.4 ETFE绝缘特性试验研究 |
| 2.4.1 电介质电老化寿命模型及升压方法 |
| 2.4.2 试验数据统计分析方法 |
| 2.4.3 电老化试验及数据处理 |
| 2.4.4 闪络试验 |
| 2.5 传感光纤在变压器内部安装和防护方法 |
| 2.6 内置分布式光纤的35KV油浸式变压器研制 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 分布式光纤应变传感系统关键技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 布里渊散射原理 |
| 3.2.1 光纤中的光散射 |
| 3.2.2 布里渊散射基本理论 |
| 3.2.3 BOTDR和BOTDA技术原理 |
| 3.2.4 布里渊散射频谱 |
| 3.2.5 布里渊频移/功率与温度/应变的关系 |
| 3.3 基于互相关-LM法的布里渊频谱拟合算法 |
| 3.3.1 数据预处理 |
| 3.3.2 初值选取及迭代 |
| 3.3.3 数据分析 |
| 3.3.4 双峰曲线处理 |
| 3.4 光纤应变、温度区分测量 |
| 3.4.1 布里渊-拉曼联合测量法 |
| 3.4.2 双参量区分测量法 |
| 3.4.3 绕组模型区分测量试验 |
| 3.4.4 内置光纤的35kV变压器应变检测 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 变压器绕组与光纤应变关系建模和试验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤复合式变压器绕组设计 |
| 4.3 光纤轴向应变传递理论 |
| 4.3.1 导线处于弹性形变阶段的光纤应变传递机理 |
| 4.3.2 影响应变传递率的参数分析 |
| 4.3.3 考虑导线塑性形变的光纤应变传递机理 |
| 4.4 光纤弯曲应变传递理论 |
| 4.4.1 嵌入式光纤应变传递模型 |
| 4.4.2 粘贴式光纤应变传递模型 |
| 4.4.3 影响光纤弯曲应变传递率的参数分析 |
| 4.5 光纤应变与绕组导线变形量的关系 |
| 4.6 绕组变形量与传感光纤应变的关系试验 |
| 4.6.1 光纤应变传递试验 |
| 4.6.2 变压器绕组变形程度与光纤应变关系试验 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于BOTDR的变压器绕组变形检测与故障诊断 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 内置分布式传感光纤的变压器绕组模型研制 |
| 5.3 分布式光纤应变检测方法与FRA法的检测灵敏度比较 |
| 5.3.1 变压器绕组仿真模型 |
| 5.3.2 绕组变形仿真分析 |
| 5.3.3 变压器绕组变形测量试验 |
| 5.4 变压器绕组变形定位试验 |
| 5.4.1 试验平台搭建 |
| 5.4.2 温升试验 |
| 5.4.3 绕组温升、变形试验 |
| 5.5 变压器绕组变形模式识别 |
| 5.5.1 基于S变换的特征量提取 |
| 5.5.2 基于极限学习机的变压器绕组变形故障识别 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）分布式光纤温度传感技术及其在热力管道泄漏监测中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 分布式光纤测温技术发展现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容与创新点 |
| 第二章 分布式光纤温度传感系统研究 |
| 2.1 光纤热光互作用机理 |
| 2.2 基于拉曼散射效应的DTS系统 |
| 2.2.1 光纤拉曼散射的测温机理 |
| 2.2.2 光时域反射技术 |
| 2.2.3 信号解调算法 |
| 2.3 DTS端机设计及研制 |
| 2.3.1 DTS系统架构 |
| 2.3.2 有源光电模块 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于DTS热力管道监测系统设计 |
| 3.1 热力管道泄漏监测系统架构 |
| 3.2 耐高温测温光纤 |
| 3.3 热力管道监测系统上位机软件 |
| 3.3.1 系统软件的总体架构 |
| 3.3.2 编程环境介绍 |
| 3.3.3 通信协议 |
| 3.3.4 系统软件的开发 |
| 3.4 光缆敷设工艺研究 |
| 3.4.1 热力学仿真软件介绍 |
| 3.4.2 热力管道的材料结构 |
| 3.4.3 土壤应力对光纤测温的影响分析 |
| 3.4.4 直埋式热力管道温度场分布仿真 |
| 3.4.5 光缆敷设方式的选取 |
| 3.5 本章总结 |
| 第四章 基于DTS系统的热力管道健康趋势预测算法研究 |
| 4.1 DTS热力管道健康评价体系的建立 |
| 4.2 DTS热力管道健康评价指标的处理 |
| 4.3 层次分析法权重比较评价方法 |
| 4.4 BP神经网络预测算法的构建 |
| 4.4.1 神经网络的选取 |
| 4.4.2 BP神经网络预测的步骤 |
| 4.4.3 BP神经网络的结构和数据获取流程 |
| 4.4.4 BP神经网络的训练过程 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）基于光纤法布里珀罗干涉仪的温度传感器增敏及多点探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 光纤温度传感器的研究现状 |
| 1.4 论文的研究内容和章节安排 |
| 2 法布里珀罗干涉型结构及其温度传感机理研究 |
| 2.1 法布里珀罗干涉仪原理 |
| 2.2 外腔式法布里珀罗干涉仪温度传感器 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 法布里珀罗干涉仪型游标效应增敏方法研究 |
| 3.1 游标效应增敏原理 |
| 3.2 FPI温度传感器的游标效应实现 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 法布里珀罗干涉型光谱频率解调及多点温度传感技术 |
| 4.1 波数光谱主频精确识别算法 |
| 4.2 FPI光谱频率解调算法的温度传感应用 |
| 4.3 FPI传感器的多点温度探测技术 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录 |
四、分布式光纤温度传感器机理及其应用技术研究（论文参考文献）
- [1]微型光纤干涉仪与分布式光纤传感技术的研究[D]. 李璇. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于螺旋分布式光纤传感器的预应力锚索的腐蚀规律研究[D]. 王俊杰. 石家庄铁道大学, 2020(04)
- [3]高性能拉曼散射分布式光纤温度传感系统关键技术研究[D]. 陈可楠. 南京大学, 2020(02)
- [4]多芯和少模光纤的设计制备及应用研究[D]. 刘银萍. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]分布式光纤声学振动传感器[D]. 周雁. 浙江师范大学, 2020(03)
- [6]光纤传感器及其在索承网格结构应变及变形监测中的应用[D]. 袁超林. 大连理工大学, 2019(08)
- [7]缠绕式光纤应变传感器开发及在道路工程中的应用[D]. 孟令健. 北京科技大学, 2019(07)
- [8]基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测方法研究[D]. 田源. 华北电力大学(北京), 2019
- [9]分布式光纤温度传感技术及其在热力管道泄漏监测中的应用研究[D]. 李大鹏. 东南大学, 2019(06)
- [10]基于光纤法布里珀罗干涉仪的温度传感器增敏及多点探测技术研究[D]. 张津. 华中科技大学, 2019(03)