一、光纤液位传感器光学系统的研究（论文文献综述）
牛思瑶[1]（2021）在《微结构光纤传感器的制备及多参量测量研究》文中进行了进一步梳理当今光电子与光纤通信行业的迅猛发展,带来了光纤传感技术的日臻成熟。同时大量新型光纤传感器不断涌现与扩展,也丰富了光学传感领域的应用范围,为人类对特殊环境的探索提供了重要的研究价值。微结构光纤传感器作为一种新型的传感器在光信息传输领域一直具有广阔的发展前景。本文主要对构造微结构光纤传感器的方法、传感的性能、多种物理参量的影响进行了研究分析,并以此设计了三种基于干涉现象的微型光纤结构。具体的研究内容如下:（1）通过实验探究,本文制作了一种灵敏度较高的法布里-珀罗腔级联布拉格光纤光栅的应变、小温度范围监测的新型微结构光纤传感器。实验首先对四种不同的微结构法布里-珀罗腔进行比较分析,最终选择灵敏度为33.13167nm/°C、线性度为R2=0.98935的法布里-珀罗传感器,此传感器是由四段长度不同的法珀腔来构成。并且实验最终以级联布拉格光纤光栅的方式实现了温度与应变的双参量监测,两者较好的避免了交叉敏感的问题。（2）实验通过光纤熔接机的一种特殊放电模式制作出微结构的空气泡,再将其与布拉格光纤光栅级联构成一种基于强度调制型的光纤传感器,之后对外界环境的液位、温度、折射率、曲率四种参量进行了传感特性探究。实验发现折射率与曲率参量对其传感结构的光谱无影响,而液位与温度参量对其成线性关系,其中液位灵敏度为-0.68987d B/mm、线性度R2=0.9903,温度灵敏度为-0.14872d B/°C、线性度R2=0.99368。最终实验通过对不同特征峰的强度解调实现了液位与温度的分别监测。（3）实验通过对熔接机的放电强度、推进距离等程序设置构造了一种粗锥型多模光纤—无芯光纤—七芯光纤—多模光纤的微结构强度调制型光纤传感器,并对传感结构的最佳长度和传感特性进行了探究。发现传感参量中的曲率、应变与温度对此传感器均有影响,其中利用其光纤结构的弯曲方向不同对光谱图产生的不同影响,实现了矢量式的曲率监测。同时实验通过三阶矩阵将曲率、应变、温度参量对光谱的影响进行了进一步的解调,进而避免了三者的交叉敏感,最终实现了独立的监测。
白浪,郑刚,张雄星,孙彬[2]（2021）在《一种光纤调频连续波激光干涉液位传感器》文中进行了进一步梳理提出一种基于调频连续波干涉测量技术的膜片式法布里-珀罗（F-P）腔液位传感器。根据调频连续波干涉技术液位测量体系理论制作液位传感器,搭建液位测量系统,并对其进行线性度、灵敏度和分辨率等测试。实验结果表明,调频连续波液位传感器液位测量的线性度为0.99998,液位测量的灵敏度为465 nm/mm,分辨率约为33.998 nm,对应的液位值为0.0731 mm,而且具有很好的稳定性、重复性和迟滞性。因此,所设计的调频连续波光纤液位传感器可以实现高精度且稳定的液位测量。
李梦迪[3]（2019）在《用于低温环境的光纤光栅和光纤法珀力热传感及实验研究》文中进行了进一步梳理随着科技的发展,深空领域的空间技术发展水平已经成为一个国家综合实力的体现。航天器在使用过程中,必须面对强磁场,超低温等极端的外部环境。因此,研发出温度耐受性好、抗电磁干扰和稳定性更高的传感器及传感系统,是该领域的研究重点。光纤传感仪器具有抗电磁干扰、体积小、质量轻、精度高等特点,同时,光纤传感器对低温有很好的耐受性,这些使其在航天极端环境有着很好的应用前景。低温是航天器运行时必须面对的极端环境之一,对低温下航天器核心部位的温度监测和对火箭发动机低温液体燃料的液位监测是保证航天器正常运行的前提条件。针对低温环境下力热参量传感的需求,本文基于光纤光栅和光纤法珀传感技术,对耐低温力热传感器及传感系统展开研究,具体的研究工作主要包括以下几个方面:1、对光纤光栅温度传感机制进行了理论分析,针对低温环境对传感器制作工艺进行研究,实现了耐低温、高稳定性光纤光栅传感器的研制。对无胶化封装的光纤光栅温度传感器在-260℃至0℃真空环境下、10℃至150℃常压环境下的温度响应进行了实验验证,并对传感系统的稳定性进行了分析。2、理论分析了压差式光纤法珀传感器温度压力敏感特性,在真空低温环境下,对-260℃至-100℃温度范围内光纤法珀传感器的温度特性进行了实验研究,并与光纤光栅传感器进行了对比分析,实验表明,光纤法珀传感器在低温下的温度响应线性度良好,优于光纤光栅。3、利用光纤法珀传感器进行了低温液位测量,分析了法珀腔残余气体对液位测量的影响,并在低温液氮环境下进行了低温液位实验验证。实验结果表明光纤法珀传感器与液氮液位成良好的线性关系,测量误差小于±5mm。并在液氢中进行了液位静态和动态变化的实验,证明了本传感器在多种低温液体液位测量中的可行性。
吴国轩[4]（2019）在《低噪声EDFA和光纤液面定位传感器光源稳定驱动设计》文中认为光纤传感技术是一种应用光纤应变特性进行测量的技术,因其具有监测距离长、工程施工便宜、精度高等特点,在飞行器、输油输气管道安全监测、军用民用安防等大型长距离工程项目中具有广泛的应用。而作为光纤传感系统中重要组成部分的掺铒光纤放大器（EDFA）,可以对系统中的衰弱信号光进行没有光电转换的直接放大,并且具有高增益、输出功率大、噪声指数低、与偏振无关、放大特性与系统比特率和数据格式无关、可同时放大多路波长信号等优点,在长距离光纤通信和光纤传感方面有着广泛的应用。在飞机燃油系统、液体的存储以及运输等领域要经常进行液面位置信息的测量,所以应用于液体燃料存储、运输以及飞机燃油系统中的光纤液位传感技术同样具有重要的研究意义,属于光纤传感技术领域中的一个重要组成部分。本文首先分析了线形腔结构EDFA的工作原理及特性,并通过Optisystem软件对线形腔结构掺铒光纤放大器进行仿真,然后搭建光学系统进行实验验证,然后在此基础上对EDFA进行优化设计,并通过实验进行验证。在对掺铒光纤放大器的理论研究与优化设计中,本文主要做了以下工作:1.介绍了线形腔EDFA的工作原理及其工作特性,并对其进行了仿真实验验证。在此基础上,提出基于混合光纤环形腔的新型结构EDFA,并对其进行理论分析和实验验证。实验结果表明,基于混合光纤环形腔结构EDFA可以有效抑制系统的噪声,提高信号光的信噪比。2.设计应用于掺铒光纤放大器的驱动控制电路,并制作成小尺寸集成电路板（6×8cm2）,成功驱动EDFA正常工作,且运行稳定;在此基础上,设计制作了金属封装外壳（7×9cm2）,将电路部分和光路部分全部封装在里面,做成放大器样机,使其可以更好地应用到实际工程项目中。3.介绍了光纤分布式传感系统的工作机理,搭建基于相敏光时域反射仪（φ-OTDR）的光纤分布式传感系统,并将新型结构掺铒光纤放大器应用于该系统中。实验结果表明,基于混合光纤环形腔结构EDFA可以有效抑制光纤分布式传感系统的噪声,并将信号光的信噪比提高8dB左右。4.介绍了锥形光纤液面定位传感系统的工作原理,在掺铒光纤放大器驱动控制电路的基础上改进设计了用于锥形光纤液面定位传感系统的驱动控制电路,并搭建锥形光纤液面定位传感系统进行实验。实验结果表明该锥形光纤液面定位传感系统工作稳定,并且具有较高的液面定位精度（0.4mm）,并且具有良好的实用价值。为了提高锥形光纤液面定位传感系统的可靠性,我们设计了双探头冗余结构的光纤液面定位传感系统,有效地提高了光纤液面定位传感系统的可靠性。
王煜[5]（2018）在《干涉型的光纤流速及液位传感器研究》文中进行了进一步梳理随着信息技术的发展,基于机械和电子技术的传感系统在某些领域不能满足气体流速和液体液位的测量需求。而光纤由于本身免疫电磁场的干扰、对于化学腐蚀具有很强的耐受性,以及本身的高灵敏度和结构的紧凑,所以基于不同原理的光纤传感系统被相继提出。然而这些传感系统大多需要对传感结构进行特殊的、复杂的处理,虽然提高了其灵敏度,但是也使得整个结构更加的脆弱容易损坏。针对以上技术难题,本文首先介绍了光纤传感器的发展概况,并针对流速和液位的传感系统进行分析,阐述他们的优势和不足。在分析了光纤法布里-珀罗效应的原理及空芯布拉格光纤的传感特性的基础上,提出了两种新型的气体流速和液体液位传感系统。我们提出了一种集成在微流控芯片中的气体流速传感器,用于高流速的测量。使用两根单模光纤固定在微流通道两侧,两个平整的光纤端面形成F-P腔。当气体通过通道时由于不同流速给予通道两侧不同的压强,从而改变F-P的腔长。通过研究F-P的反射谱的变化情况以实现对流速的传感。整个的传感器制作工艺简单,材料价格低廉,同时能整合到微流控芯片中,所以结构相对紧凑实用。然后针对液位测量,我们设计并实际拉制了一种空芯布拉格光纤,这种光纤的导光原理是利用其不同折射率包层间形成的F-P腔的反共振反射和布拉格效应形成光子带隙。将空芯布拉格光纤熔接在两段单模光纤中间,竖直放置的光纤由于浸没在液体中深度不同,对于光的束缚能力也会相应的变化,得到各异的透射谱。通过检测透射谱的变化从而实现对于液位的测量。我们对空芯布拉格光纤的结构参数,包括高低折射率层的厚度和层数进行了优化和模拟分析,同时实际拉制并实验测量了其透射谱的光谱特性。随后进行了液位测量实验,得到的灵敏度达到1.05dB/mm。这种传感器不仅灵敏度高,工艺简单,而且响应时间快,重复性和稳定性好,同时对于室温下的温度波动不敏感,能够有效地实现液位的高精度测量。
李超[6]（2017）在《新型光纤模式干涉仪传感特性及复合参数测量的研究》文中进行了进一步梳理光纤传感器是以光波为载体,光纤为媒质的新型传感器。相对于传统的电学传感器,光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高等优点,已经广泛应用于机械工程、化学工业、石油存储和结构健康监测等领域,近年来一直是国内外研究的热点。光纤模式干涉仪具有结构紧凑、灵敏度高、易于复合参数测量等优点,是光纤传感技术的一个重要研究方向。本论文主要对新型光纤模式干涉仪的传感特性进行研究,主要研究对象为无芯光纤模式干涉仪、多芯光纤模式干涉仪、多模-多芯-多模光纤模式干涉仪,详细研究了新型光纤模式干涉仪的光谱特性,通过实验验证了干涉仪应用不同物理参量的测量。重点研究了新型光纤模式干涉仪不同参数交叉敏感问题,利用光纤光栅传感技术,实现了多种结构新颖的光纤复合参数传感器,分析了复合参数传感器的测量原理和分辨率。利用新型光纤模式干涉仪的传感和滤波特性,实现了多种类型的光纤激光传感器,主要研究内容和创新点如下:（1）实验制作了无芯光纤模式干涉仪,该干涉仪由一段无芯光纤熔接于两段单模光纤之间构成,实验研究了其应变、折射率的传感特性;利用无芯光纤模式干涉仪的折射率敏感特性,将无芯光纤模式干涉仪固定于U型钢尺上实现了基于无芯光纤模式干涉仪的液位传感器;利用无芯光纤的弯曲敏感特性,将无芯光纤固定于铝线上,实现了基于安培力和无芯光纤模式干涉仪的电流传感器。该类型干涉仪具有结构简单、机械性能强的优点。（2）提出了一种多芯光纤模式干涉仪,该干涉仪由一段多芯光纤熔接于两段单模光纤之间构成;该干涉仪具有较好的光谱特性,透射谱最大消光比达到了 23 dB;重点研究了该干涉仪的光谱特性和传感特性,将干涉仪分别应用于应变、温度、折射率、曲率等待测参数的测量,干涉仪对以上待测参数展示了较好的线性特性。提出了一种多模-多芯-多模光纤模式干涉仪,其中多芯光纤两端的多模光纤分别作为模式的分束器和合束器;通过和多芯光纤模式干涉仪的对比可以看到由于多模光纤的接入,干涉仪的光谱特性得到了优化,而光谱的损耗并没有增加;对该干涉仪的传感特性进行了研究,将干涉仪分别应用于应变、温度、折射率等参数的测量。该类型干涉仪具有高消光比、制作简单的优点。（3）提出一个基于非对称单模光纤模式干涉仪的液位传感器,非对称光纤模式干涉仪由细锥和偏芯熔接结构构成,同时利用光纤布拉格光栅（FBG）的温度敏感特性,对该液位传感器进行了温度补偿;当波长的分辨率为10pm,可以得到该传感器的液位和温度分辨率分别为0.15 cm和1.01℃,该传感器制作采用单模光纤,具有制作成本低、操作性强的优点。（4）利用无芯光纤模式干涉仪和FBG的复合结构实现了一个应变和温度传感器,当应变和温度变化时,透射谱损耗峰和FBG的波长都会发生漂移,同时透射谱损耗峰和FBG对应变和温度的灵敏度不同,通过测量透射谱损耗峰和FBG的波长漂移可以实现应变和温度的同时测量,当波长的分辨率为10 pm时,该传感器的应变和温度分辨率分别为8.4με和0.78℃。该传感器具有分辨率高、制作简单的优点,在双参数测量领域具有较大吸引力。（5）利用无芯光纤没有包层对折射率敏感特性,提出了一个基于无芯光纤和磁流体的磁场传感器。将无芯光纤模式干涉仪封装于毛细玻璃管内,毛细玻璃管内注入磁流体,并采用环氧树脂胶密封,当外界磁场强度变化时,无芯光纤的透射谱将会发生漂移,同时在无芯光纤模式干涉仪输出单模光纤写制FBG,利用FBG的温度传感特性,实现磁场测量过程中的温度补偿,当传感器工作于线性范围,且波长的最小分辨率为10 pm时,可以得到该传感器的磁场和温度分辨率分别为1.09 mT和0.84℃。该磁场传感器具有灵敏度高、温度补偿的优点,在磁场测量领域具有广阔应用前景。（6）利用多芯光纤模式干涉仪和FBG复合结构,在一定波长范围内,利用透射谱的两个损耗峰和FBG波长实现了折射率、应变和温度的多参数测量,当波长分辨率为10pm时,该传感器的折射率、应变和温度分辨率分别为0.0004 RIU、11.06με和0.17℃。同时该传感器可以应用于液位、应变和温度的多参数测量,当波长分辨率为10 pm时,该传感器的液位、应变和温度分辨率分别为0.034 cm、11.35με和0.19℃。相对于已有的光纤三参数传感器,该传感器具有消光比高、信息处理简单的优点。（7）根据无芯光纤模式干涉仪、多芯光纤模式干涉仪的传感特性,将无芯光纤模式干涉仪、多芯光纤模式干涉仪,分别作为滤波器应用于光纤环形腔激光器中,实现了光纤激光传感器;当待测参量变化引起光纤模式干涉仪的透射谱发生漂移时,将会导致激光输出波长的变化,因此可以通过测量激光输出波长的变化实现多种待测参量的测量。光纤激光传感器不仅具有光纤传感器的优点,同时具有窄线宽、高功率的优点,在超远距离、高精度测量领域具有独特优势。
温永强[7]（2016）在《光纤微结构在液位及振动监测中的应用研究》文中提出近几十年来,光纤传感技术的发展非常迅猛。对比传统的电子式或机械式的传感器,它具备抗腐蚀、耐高温、抗电磁干扰、灵敏度高等优良特性。光纤传感技术被广泛应用于上百个物理量的测量,涉及航空航天,国防军事,土木工程,能源电力,环境安全,卫生医疗系统等领域。本论文主要对单模-无芯-单模结构的传感特性进行研究以及对自映像效应理论进行分析和仿真。最终搭建相应液位监测系统和振动监测系统,分别对液位和振动频率进行监测。本文的研究中,取得的主要成果有:（1）设计了一款基于自映像效应的可调谐光纤激光器,用SNS结构作为传感头和滤波器,对外界环境中液位进行监测。实现液位监测范围0mm-280mm,灵敏度约为26.6 pm/mm,线性度R2=0.9994。（2）设计了一款基于SNS结构的光纤振动传感监测系统对振动频率进行测量。利用信号发生器,PZT和悬臂梁结构构建了振动模拟环境。并用光纤解调仪对振动监测进行实验研究,实现200Hz内低频的精准测量。
沃江海[8]（2014）在《高精度干涉型光纤传感器的理论与实验研究》文中研究说明干涉型光纤传感器作为近年来光纤传感领域中最重要的研究类型之一,相比普通光纤传感器,具有极高的检测灵敏度、超大的动态范围和超宽的频率响应范围,因此受到极大关注。如今干涉型光纤传感器已广泛应用于结构健康监测、环境监测、生物、人体健康监测等领域中。近年来,由于纳米科技和集成工艺的发展,干涉型传感器开始往高精度、结构简单和微小尺寸等方向发展。本论文针对干涉型光纤传感器的发展需要,结合光纤激光器、微纳光纤和全光纤干涉结构等关键技术,重点研究了几种新型的高灵敏光纤干涉传感结构,并进行了系统的理论和实验研究。其主要研究结果包括：从耦合模基本理论出发研究了光纤布拉格光栅和光纤激光器的基础理论,并在此基础上成功实现了在有源掺铒光纤中的光纤布拉格光栅写入,结合对线性腔掺铒光纤激光器的理论分析和研究制作出了以光纤布拉格光栅为反射腔镜的腔长约13mm超短腔光纤分布布拉格反射（DBR）激光器,并进行了实验和测试研究。在理论分析和成功制作光纤DBR激光器的基础上,利用激光器的双偏振干涉拍频解调机理,并根据光纤双折射对横向压力敏感的特性,模拟分析了横向压力对激光器输出拍频的具体影响并进行了实验验证。同时,通过级联两光纤谐振腔,验证了DBR光纤激光器应用于准分布式测量的可能性。然后,根据DBR激光器的横向压力响应特性,提出并建立了以超短光纤谐振腔为传感核心元件,结合光纤外部特殊封装结构的液位和人体健康参数的高精度传感装置,并进行了理论和实验研究。另外,根据光纤双折射系数易受扭转等因素影响的特点,进行了光纤扭转测量的实验研究。系统研究了微纳光纤的波导场方程、倏逝场特性以及其导模特别是高阶模式与外界环境相互作用的机理；搭建了微纳光纤制作平台,并进行了普通微纳光纤的拉制工艺研究；提出了以微纳光纤为传感核心元件,结合马赫泽-德光纤干涉结构的新型折射率传感器,该装置不仅能实现线性测量,还大大提高了折射率测量灵敏度。结果显示,当测量光纤为2gm时,折射率测量灵敏度高达7159μm/RIU。研究了全光纤在线干涉型传感结构,对其各模式间的耦合理论进行了深入研究；在此基础上设计了一种基于“多模-单模-多模”光纤的光纤模间干涉结构,并重点研究了其对温度、轴向应力、外界折射率等的响应特性。同时,通过将该传感结构中间的单模光纤拉锥至微米尺度,设计了一种具有模式耦合增强特性的新型光纤传感结构；基于测量干涉谱消光比的解调方法,进行了弯曲曲率的传感研究。实验结果显示,该结构不仅能极大地提高弯曲测量的灵敏度,还能有效地克服温度和光源的功率波动带来的影响。
段静波[9]（2008）在《进位式编码盘光纤液位传感器的研究》文中研究指明本文设计了一种进位式编码盘光纤液位传感器。此传感器可直接测量液位,传输光纤使用混合排列光纤束,通过计数光纤点亮的根数来实现液位的测量,具有动态范围大,测量精度高,抗干扰能力强、长期稳定性好、输出信号不受环境光干扰、停电后重新启动不需要重新标定、以及成本低的优点,可实现现场全光无电远距离自动检测。研究结果表明本系统所采用的设计方案和方法是可行的,各项性能指标均达到了预期目标,适合于易燃易爆场合的液位测量,具有广阔的应用前景。
王大鹏[10]（2008）在《光纤成品油液位自动测量装置》文中认为本文结合受抑全内反射式光纤传感探头精确的液位传感特性和单片机控制的步进电机驱动系统高精度的特点,提出了一种新型光纤液位传感器,并实现了对被测液面的高精度自动测量。本文详细介绍了系统的设计与实现过程,包括对光源、光电探测器等器件的选择、系统硬件电路和软件的设计等。传感探头由参数相同的两根多模光纤研磨加工而成。传感探头反射的光强依赖于传感探头周围介质的折射率,当传感探头移动到两种介质的界面时,由于折射率不同,因此反射光强度会发生明显的变化。本系统是以单片机为智能控制系统的核心,通过单片机进行数据的采集、处理、显示、控制步进电机的运动状态,当用户向系统输入指令后,系统将液面位置和系统的状态信息显示在汉字液晶显示器上。利用单片机控制步进电机伺服系统驱动传感探头,可以实时跟踪液面变化并给出液位信息。用这种方式,实现了液位自动跟踪测量系统。本系统采用传感探头与光纤一体化,具有结构简单、灵敏度高、可靠性强、稳定性好等优点。该传感器测量范围为0.5m,可分辨测量长度为0.7mm,绝对误差为0.187mm。该系统提供了一种新的测量柴油、汽油及多种有机溶剂的方案,可广泛应用于石油化工系统多种液体液位的高精度连续自动测量和监测,特别适用于小型容器的精确液位测量。
二、光纤液位传感器光学系统的研究（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、光纤液位传感器光学系统的研究（论文提纲范文）
（1）微结构光纤传感器的制备及多参量测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 微结构光纤传感器概述及研究现状 |
| 1.2.1 干涉型微结构光纤 |
| 1.2.2 F-P干涉型微结构光纤传感器国内外研究现状 |
| 1.2.3 M-Z干涉型微结构光纤传感器国内外研究现状 |
| 1.3 微结构光纤构造及传感原理分析 |
| 1.3.1 典型微结构光纤的构造方法 |
| 1.3.2 F-P干涉型微结构光纤传感器传感原理 |
| 1.3.3 M-Z干涉型微结构光纤传感器传感原理 |
| 1.4 光纤多参量传感器研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容及章节安排 |
| 2 新型F-P腔级联FBG的温度和应变传感器 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 微结构F-P腔传感器设计及构造 |
| 2.3 温度传感特性 |
| 2.3.1 温度传感装置 |
| 2.3.2 温度传感测试及数据分析 |
| 2.4 应变传感特性 |
| 2.4.1 应变传感装置 |
| 2.4.2 应变传感测试及数据分析 |
| 2.5 交叉敏感特性及其他特性 |
| 2.5.1 传输模式分析 |
| 2.5.2 交叉敏感测试 |
| 2.5.3 稳定性测试 |
| 2.6 实验结果分析 |
| 3 微结构空气泡级联FBG的强度调制型光纤传感器 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 微结构空气泡级联FBG结构的设计 |
| 3.3 液位传感特性 |
| 3.3.1 液位传感装置 |
| 3.3.2 液位传感测试及数据分析 |
| 3.4 折射率传感特性 |
| 3.4.1 折射率传感装置 |
| 3.4.2 折射率传感测试及数据分析 |
| 3.5 弯曲传感特性 |
| 3.5.1 弯曲传感装置 |
| 3.5.2 弯曲传感测试及数据分析 |
| 3.6 温度传感特性 |
| 3.6.1 温度传感装置 |
| 3.6.2 温度传感测试及数据分析 |
| 3.7 实验结果分析 |
| 4 粗锥型微结构级联FBG的强度调制型光纤传感器 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 粗锥型微结构的设计 |
| 4.3 曲率传感特性 |
| 4.3.1 曲率传感装置 |
| 4.3.2 曲率传感测试及数据分析 |
| 4.4 温度传感特性 |
| 4.4.1 温度传感装置 |
| 4.4.2 温度传感测试及数据分析 |
| 4.5 应变传感特性 |
| 4.5.1 应变传感装置 |
| 4.5.2 应变传感测试及数据分析 |
| 4.6 实验结果分析 |
| 5 结论和展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（2）一种光纤调频连续波激光干涉液位传感器（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 调频连续波干涉液位测量原理 |
| 3 调频连续波液位传感器制作 |
| 4 调频连续波液位传感器的系统搭建与测量特性分析 |
| 4.1 线性度与灵敏度 |
| 4.2 重复性与迟滞性 |
| 4.3 稳定性 |
| 4.4 分辨率 |
| 4.5 温度特性 |
| 5 结论 |
（3）用于低温环境的光纤光栅和光纤法珀力热传感及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤光栅传感技术 |
| 1.3 光纤法珀传感技术 |
| 1.4 低温环境下光纤力热传感研究 |
| 1.4.1 低温技术的实现和应用发展 |
| 1.4.2 低温环境下光纤力热传感研究现状 |
| 1.5 课题的主要研究内容 |
| 第2章 光纤光栅和光纤法珀传感基本原理 |
| 2.1 光纤光栅传感基本原理 |
| 2.1.1 光纤光栅传感器原理 |
| 2.1.2 光纤光栅解调原理 |
| 2.2 光纤法珀传感基本原理 |
| 2.2.1 光纤法珀传感器原理 |
| 2.2.2 光纤法珀解调原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 多参量光纤力热传感系统研究 |
| 3.1 光纤光栅传感子系统 |
| 3.2 光纤法珀传感子系统 |
| 3.3 多参量光纤传感系统 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光纤光栅传感的低温温度实验研究 |
| 4.1 真空低温实验系统 |
| 4.2 真空低温实验结果及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 光纤法珀传感的低温温度和液位实验研究 |
| 5.1 基于压差的传感器温度压力敏感特性 |
| 5.2 光纤法珀传感的低温温度实验研究 |
| 5.2.1 真空低温实验系统 |
| 5.2.2 真空低温实验结果及分析 |
| 5.3 光纤法珀传感的低温液位实验研究 |
| 5.3.1 基于压差的低温液位测量原理 |
| 5.3.2 液氮液位传感实验系统及结果分析 |
| 5.3.3 液氢液位传感实验系统及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
（4）低噪声EDFA和光纤液面定位传感器光源稳定驱动设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 掺铒光纤放大器概述 |
| 1.2.1 掺铒光纤放大器的发展和国内外研究现状 |
| 1.2.2 EDFA发展态势 |
| 1.2.3 EDFA研究意义 |
| 1.3 光纤液位传感概述 |
| 1.4 本文结构安排 |
| 第二章 EDFA实验研究与优化设计 |
| 2.1 EDFA工作原理 |
| 2.1.1 铒离子能级结构 |
| 2.1.2 速率方程和传输方程 |
| 2.1.3 EDFA基本结构 |
| 2.2 传统线形结构EDFA仿真与实验研究 |
| 2.2.1 掺铒光纤放大器最佳掺铒光纤长度仿真 |
| 2.2.2 泵浦功率对掺铒光纤放大器的影响 |
| 2.2.3 泵浦功率对掺铒光纤放大器的影响实验验证 |
| 2.3 掺铒光纤放大器优化设计 |
| 2.3.1 混合光纤环形腔理论分析 |
| 2.3.2 基于混合光纤环形腔结构EDFA实验设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 EDFA驱动电路设计及样机制作 |
| 3.1 驱动电路原理图设计 |
| 3.1.1 温度控制模块 |
| 3.1.2 电流驱动模块 |
| 3.1.3 单片机控制模块 |
| 3.2 掺铒光纤放大器整机制作与测试 |
| 3.2.1 掺铒光纤放大器整机制作 |
| 3.2.2 掺铒光纤放大器整机测试 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 EDFA在光纤分布式传感系统中的应用 |
| 4.1 相敏光时域反射仪 |
| 4.1.1 瑞利散射 |
| 4.1.2 光时域反射仪(OTDR) |
| 4.1.3 相敏光时域反射仪(φ-OTDR) |
| 4.2 应用不同结构EDFA的光纤分布式传感系统实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 锥形光纤液面定位传感系统 |
| 5.1 锥形光纤液面定位传感系统基本原理 |
| 5.2 锥形光纤液面定位传感系统设计 |
| 5.2.1 锥形光纤液面定位传感系统组成简介 |
| 5.2.2 锥形光纤液面定位传感系统实验研究 |
| 5.2.3 锥形光纤液面定位传感系统样机制作 |
| 5.2.4 锥形光纤液面定位传感系统改进设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）干涉型的光纤流速及液位传感器研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光纤传感器简介 |
| 1.3 基于微流控芯片的光纤流速传感器的研究现状 |
| 1.4 光纤液体液位传感器的研究现状 |
| 1.5 本文的主要内容及创新点 |
| 1.5.1 论文的主要内容 |
| 1.5.2 论文的创新点 |
| 2 光纤F-P干涉原理及空芯布拉格光纤的传感原理分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤F-P干涉仪的传感原理 |
| 2.3 空芯布拉格光纤的传感原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于微流控芯片的光纤气体流速传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微流控芯片制作与传感器封装 |
| 3.2.1 SU-8阳模的制作 |
| 3.2.2 模塑法制作PDMS微流控芯片 |
| 3.2.3 传感器的制作与封装 |
| 3.3 流速传感实验及分析 |
| 3.3.1 传感系统的光谱响应 |
| 3.3.2 传感系统的光强响应与响应时间 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于空芯布拉格光纤的液位传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元法仿真的原理及仿真结果 |
| 4.2.1 有限元法介绍 |
| 4.2.2 空芯布拉格光纤的实验仿真过程和结果分析 |
| 4.3 空芯布拉格光纤的制作及光谱特性 |
| 4.3.1 空芯布拉格光纤的制作流程 |
| 4.3.2 空芯布拉格光纤的光谱特性 |
| 4.4 液位传感实验及分析 |
| 4.4.1 传感器的光谱响应 |
| 4.4.2 传感器的光强响应与响应时间 |
| 4.4.3 传感器的温度响应 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 作者攻读硕士期问的科研成果 |
（6）新型光纤模式干涉仪传感特性及复合参数测量的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感器的概述和研究热点 |
| 1.3 模式干涉型光纤传感器的研究现状 |
| 1.3.1 单模光纤模式干涉型传感器的研究现状 |
| 1.3.2 特殊光纤模式干涉型传感器的研究现状 |
| 1.4 光纤复合参数传感器的研究现状 |
| 1.4.1 同构结构光纤复合参数传感器的研究现状 |
| 1.4.2 异构结构光纤复合参数传感器的研究现状 |
| 1.5 本论文的结构安排 |
| 2 基于模式干涉的光纤传感器理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤模式理论 |
| 2.3 模式干涉型光纤传感器的原理 |
| 2.3.1 应变传感原理 |
| 2.3.2 温度传感原理 |
| 2.3.3 折射率传感原理 |
| 2.4 光纤复合参数传感器的原理及误差分析 |
| 2.4.1 光纤复合参数传感器的原理 |
| 2.4.2 光纤复合参数传感器的误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 新型光纤模式干涉仪的传感特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无芯光纤模式干涉仪的传感特性分析 |
| 3.2.1 应变传感特性分析 |
| 3.2.2 折射率传感特性分析 |
| 3.2.3 液位传感特性分析 |
| 3.2.4 基于无芯光纤模式干涉仪的电流传感器 |
| 3.3 多芯光纤模式干涉仪的传感特性分析 |
| 3.3.1 应变传感特性分析 |
| 3.3.2 温度传感特性分析 |
| 3.3.3 折射率传感特性分析 |
| 3.3.4 曲率传感特性分析 |
| 3.3.5 液位传感特性分析 |
| 3.4 多模-多芯-多模光纤模式干涉仪的传感特性分析 |
| 3.4.1 应变传感特性分析 |
| 3.4.2 温度传感特性分析 |
| 3.4.3 折射率传感特性分析 |
| 3.4.4 曲率传感特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于FBG、光纤模式干涉仪的复合参数测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于FBG、非对称单模光纤模式干涉仪的双参数测量 |
| 4.2.1 光纤光栅制作 |
| 4.2.2 液位和温度双参数测量 |
| 4.3 基于FBG、无芯光纤模式干涉仪的双参数测量 |
| 4.3.1 应变和温度双参数测量 |
| 4.3.2 磁场和温度双参数测量 |
| 4.4 基于FBG、多芯光纤模式干涉仪的多参数测量 |
| 4.4.1 折射率、应变和温度多参数测量 |
| 4.4.2 液位、应变和温度多参数测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于新型光纤模式干涉仪的环形腔光纤激光传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于无芯光纤模式干涉仪的环形腔光纤激光传感器 |
| 5.3 基于多芯光纤模式干涉仪的环形腔光纤激光传感器 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要研究内容与创新点 |
| 6.2 下一步拟进行的研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）光纤微结构在液位及振动监测中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光纤传感技术研究概况 |
| 1.2 液位传感器与振动传感器发展概述 |
| 1.3 本论文主要工作 |
| 2 SNS结构传感原理分析与自映像效应理论基础 |
| 2.1 SNS微结构光纤传感器的传感原理与特性 |
| 2.2 自映像效应的理论基础与仿真分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于SNS传感结构的液位监测实验研究 |
| 3.1 SNS结构液位传感特性验证研究 |
| 3.2 基于SNS结构的液位监测系统方案 |
| 3.3 可调谐光纤激光器的搭建与调试 |
| 3.4 液位测量实验与结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于SNS传感结构的振动测量实验研究 |
| 4.1 光纤振动传感器的选取 |
| 4.2 振动监测实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 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 |
（8）高精度干涉型光纤传感器的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 干涉型光纤传感器的技术现状 |
| 1.3 干涉型光纤传感器的发展方向 |
| 1.4 本论文的主要工作和创新点 |
| 2 超短腔DBR光纤激光器的理论和实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超短腔DBR光纤激光器的理论研究 |
| 2.3 超短腔DBR光纤激光器的制作工艺研究 |
| 2.4 超短腔DBR光纤激光器的实验研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于DBR光纤激光器偏振拍频解调的高精度传感应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 横向压力测量的理论分析和实验研究 |
| 3.3 液位测量的理论和实验研究 |
| 3.4 人体脉搏及呼吸测量的理论和实验研究 |
| 3.5 扭转测量的理论和实验研究 |
| 3.6 轴向应力和温度的交叉响应研究 |
| 3.7 主要创新点 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 基于微纳光纤干涉仪的高精度传感理论与实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微纳光纤倏逝场特性的理论模型和模拟仿真 |
| 4.3 微纳光纤的制备工艺研究 |
| 4.4 基于微纳光纤白光干涉的折射率传感机理研究 |
| 4.5 基于微纳光纤白光干涉的折射率传感实验研究 |
| 4.6 主要创新点 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 基于光纤微结构模间干涉的传感理论与实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光纤模间干涉结构设计及轴向应力和温度传感研究 |
| 5.3 基于光纤模间干涉的折射率和温度双参量传感研究 |
| 5.4 基于拉锥光纤模间干涉的弯曲增敏传感研究 |
| 5.5 主要创新点 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 全文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间的相关成果 |
| 附录3 英文缩写简表 |
（9）进位式编码盘光纤液位传感器的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 光纤传感器的概况 |
| 1.2.1 光纤传感器的发展 |
| 1.2.2 光纤传感器的结构及优点 |
| 1.2.2.1 光纤传感器的结构 |
| 1.2.2.2 光纤传感器的优点 |
| 1.2.3 光纤传感器光学测量的基本原理和分类 |
| 1.2.3.1 光纤传感器光学测量的基本原理 |
| 1.2.3.2 光纤传感器的分类 |
| 1.2.3.3 光纤传感器的研究走向及实用化要注意的问题 |
| 1.3 液位传感器的概述 |
| 1.3.1 液位传感器的介绍 |
| 1.3.2 传统液位传感器的分类 |
| 1.4 光纤液位传感器的概述 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第二章 进位式编码盘光纤液位传感器的原理 |
| 2.1 进位式编码盘光纤液位传感器系统设计原则 |
| 2.2 进位式编码盘传动系统的结构原理 |
| 2.3 进位式编码盘的编码方式 |
| 2.3.1 测量码码盘的编码方式 |
| 2.3.2 一级进位码码盘的编码方式 |
| 2.3.3 二级进位码码盘的编码方式 |
| 2.4 传输光纤结构 |
| 2.4.1 测量码码盘所对应传输光纤结构 |
| 2.4.2 一级进位码码盘和二级进位码码盘传输光纤结构 |
| 2.5 进位式编码盘与光纤束组合系统工作原理 |
| 2.6 进位式光纤液位传感器信号处理系统简介 |
| 2.6.1 系统框图 |
| 2.6.2 各模块功能简介 |
| 第三章 传感器信号处理系统的硬件电路设计 |
| 3.1 光源的选择 |
| 3.2 信号拾取与整形电路 |
| 3.2.1 光探测器件的选取 |
| 3.2.2 信号整形器件施密特触发器 |
| 3.2.2.1 施密特触发器的特点 |
| 3.2.2.2 555 定时器 |
| 3.2.2.3 555 定时器构成的施密特触发器 |
| 3.2.3 整形电路 |
| 3.3 多路信号传输的芯片选择 |
| 3.4 单片机系统整体电路设计 |
| 3.5 单片机系统印制电路板的设计 |
| 3.5.1 合理布局 |
| 3.5.2 电路板设计原则 |
| 第四章 传感器信号处理系统的软件设计 |
| 4.1 测量码设计的结构及原理 |
| 4.2 识别码的作用 |
| 4.3 一级进位码的软件设计方法 |
| 4.3.1 测量码码盘转动一周，进位时误差的消除方法 |
| 4.3.2 一级进位码码盘转动一周，进位时误差的消除方法 |
| 4.4 开发软件的选择 |
| 4.4.1 C 语言与汇编语言的比较 |
| 4.4.2 Keil C 开发软件的介绍 |
| 4.4.3 系统软件流程图 |
| 4.5 一级进位码对应光纤点亮根数修正子程序 |
| 4.6 系统软件调试 |
| 第五章 进位式编码盘光纤液位传感器的性能试验 |
| 5.1 进位式编码盘光纤液位传感器实验装置 |
| 5.2 进位式光纤液位传感器软件调试遇到问题及解决方法 |
| 5.3 进位式光纤液位传感器电路调试遇到问题及解决方法 |
| 5.4 进位式光纤液位传感器测量的精度 |
| 5.5 进位式光纤液位传感器测量数据分析 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 详细摘要 |
（10）光纤成品油液位自动测量装置（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光纤传感器概述 |
| 1.2 液位测量技术的现状 |
| 1.2.1 液位测量技术概述 |
| 1.2.2 国内外液位测量的方法 |
| 1.2.3 光纤液位传感器的特色 |
| 1.3 课题的主要内容 |
| 第2章 系统传感的基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 总体设计框架及工作原理 |
| 2.3 传感探头的工作原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Y 形光纤的研制 |
| 3.1 Y 形光纤的研制方法 |
| 3.2 Y 形光纤传感探头性能的研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 系统结构及硬件设计 |
| 4.1 光源的选择及光源驱动设计 |
| 4.2 光电探测器及放大电路 |
| 4.3 微处理器 |
| 4.4 液晶显示 |
| 4.5 按键接口 |
| 4.6 步进电机及其驱动 |
| 4.7 系统软件的设计 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 数据测量及误差分析 |
| 5.1 数据测量 |
| 5.2 误差分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、光纤液位传感器光学系统的研究（论文参考文献）
- [1]微结构光纤传感器的制备及多参量测量研究[D]. 牛思瑶. 重庆理工大学, 2021(02)
- [2]一种光纤调频连续波激光干涉液位传感器[J]. 白浪,郑刚,张雄星,孙彬. 激光与光电子学进展, 2021(07)
- [3]用于低温环境的光纤光栅和光纤法珀力热传感及实验研究[D]. 李梦迪. 天津大学, 2019(01)
- [4]低噪声EDFA和光纤液面定位传感器光源稳定驱动设计[D]. 吴国轩. 电子科技大学, 2019(12)
- [5]干涉型的光纤流速及液位传感器研究[D]. 王煜. 浙江大学, 2018(04)
- [6]新型光纤模式干涉仪传感特性及复合参数测量的研究[D]. 李超. 北京交通大学, 2017(09)
- [7]光纤微结构在液位及振动监测中的应用研究[D]. 温永强. 华中科技大学, 2016(01)
- [8]高精度干涉型光纤传感器的理论与实验研究[D]. 沃江海. 华中科技大学, 2014(07)
- [9]进位式编码盘光纤液位传感器的研究[D]. 段静波. 南京林业大学, 2008(09)
- [10]光纤成品油液位自动测量装置[D]. 王大鹏. 黑龙江大学, 2008(02)