一、Novel Perturbation-Immune All-Fiber Optical Architecture for Current Sensing（论文文献综述）
夏振杰[1]（2021）在《可调谐激光器相移干涉术及其在多点光纤Fabry-Perot声波传感检测中的应用》文中进行了进一步梳理光纤声传感器以其体积小、抗电磁干扰、频率响应范围宽、适应恶劣环境等特点,在很多领域发挥着重要作用。膜片式非本征Fabry-Perot干涉（EFPI）声传感器以高灵敏度和探针型传感器结构而引起了广泛的研究兴趣。基于正交点（Quadrature point,即Q点）的强度检测方法是EFPI声传感器应用最为广泛的解调技术之一,但强度解调检测方式具有有限的检测动态范围,当检测强声信号时会发生信号失真。此外,不同声传感器的Q点易受外部环境波动的影响而发生变化,增加了多路阵列复用的难度。相位生成载波（PGC）解调方案是一种成熟的相位解调技术,通常需要压电陶瓷换能器（PZT）来生成相位载波,PZT的机械特性导致有限的频率响应范围,这使得该方案多应用于相对低频声信号检测。本文采用可调谐激光器波长或频率调制的相移干涉技术实现膜片式光纤EFPI声传感器的相位解调,并研究了其在多点声传感器阵列同时解调中的应用。论文的主要工作概括如下:首先,我们研究讨论了多光束干涉的工作原理和相移干涉测量技术。用MATLAB软件模拟了F-P干涉仪在不同反射率下反射光强和透射光强与相位差的关系。分析了EFPI声传感器的传感原理,并详细介绍了基于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜片的EFPI传感器的制作过程。通过相移干涉技术的基本原理,重点分析了定步长相移算法（PSA）,提出采用波长相移干涉的方法来恢复相位信息。概括了可调谐激光器相移干涉的光纤声传感解调思路。进而,我们搭建了可调谐激光器相移干涉测量系统。采用FPGA并行驱动控制5路电流源,实现对激光器输出波长的控制,激光器输出波长范围为1527～1567 nm。通过上位机Lab VIEW软件控制FPGA实现激光器准连续波长扫描或指定工作波长的高速切换。接下来,我们研究了自校准波长相移干涉的声传感器复用技术。利用MG-Y激光器的高速波长切换在波长域引入相移,实时解调多个传感通道的相位信息,实现了100 k Hz的腔长采样频率。通过搭建四通道声传感检测系统,验证了系统可以同时解调EFPI声传感器阵列,且在环境波动下具较强的稳定性。最后,我们提出了可提高相位采样率的调频准连续相移干涉（FMQC-PSI）解调技术。对4个具有π/2相位差的激光频率进行顺序调制,产生准连续相移信号,结合前序采集的数据,可以在每个采样点获取一个相位测量值。该技术可实现和激光频率调制速度相同的相位采样率（600 k Hz）。通过数值仿真分析了相移之间的时间延迟带来的解调误差。构建了紧凑的四传感器FMQC-PSI解调系统用于二维声源定位,实现了1.98 cm的定位精度,证明了系统对声传感器阵列同时解调的有效性。通过本文的工作,我们研究了基于可调谐激光器相移干涉的声传感解调方法,并搭建了声传感器阵列同时解调的测量传感系统,实现了声传感器阵列的快速、大动态范围和高稳定性的解调,有望用于恶劣环境下的声源定位或者多点光声光谱气体检测等实际应用。
杨婧翾[2]（2021）在《模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究》文中指出现如今,随着信息互联网络技术创新开展的如火如荼,人工智能、高清视频、网络直播等新应用方式引发大众的广泛关注,高速移动通信互连网络的推广,信息化社会的飞速发展,光通信技术也在不断的革新,人们对通信信息容量的不断需求,网络容量的局限性越来越明显,基于轨道角动量（OAM）模式的模分复用（MDM）技术作为一种新的复用形式,为扩大信道容量、提升通信质量提供了一种新的方案。MDM系统应用的关键问题是不同通信链路对OAM模式产生的影响,包括以光纤为代表的有线信道及以自由空间为代表的无线信道,因此,需要深入研究OAM模式的传输特性。针对以上存在的问题,本论文围绕MDM通信系统中的关键技术这一主题,主要进行了两个方面的研究,一是光纤通信系统中OAM模式传输特性,深入剖析外部扰动产生的物理机理,建立了一套相对完善的处理OAM光纤应力应变及扭转效应的理论计算及仿真分析模型。并在此基础上,提出了一种新型光子晶体OAM光纤模式选择耦合器的设计方案。另一个是针对自由空间通信系统,建立了OAM涡旋电磁波空间传输模型,提出了一种自适应补偿算法用于缓解空间信道中湍流效应的影响。本论文的主要研究工作如下:（1）OAM光纤应力应变及扭转特性研究研究了 OAM光纤在应力应变和扭转效应等外部扰动下的传输特性。建立了复杂结构OAM光纤应力双折射数学理论分析模型,并以一种性能良好的环形光子晶体OAM光纤为例建立仿真分析模型,最后分析了该光纤在实际应力作用下的模场质量和传输特性,主要包括:强度、相位、偏振、限制损耗、色散、非线性系数及应力双折射等。另外,在光纤应力特性理论分析基础上,建立了复杂结构OAM光纤扭转效应理论分析模型,分析了不同强度扭转效应下,扭转OAM光纤中的模式基组成,建立了扭转OAM光纤仿真分析模型,最后分析了该扭转OAM光纤的模式组成和传输特性,并与理论计算结果进行对比分析。（2）光子晶体OAM光纤模式选择耦合器设计设计了一种新型双平行结构的光子晶体OAM光纤模式选择耦合器。首先研究了双平行结构光纤耦合器工作原理,利用模式匹配法实现矢量OAM模式的转换,设计方案中以一种高性能光子晶体OAM光纤作为基底通过侧边研磨法制作全光纤型耦合器。其次,针对耦合器的可调参数光纤间距和耦合长度进行结构参数优化设计,获得最优的模式纯度和耦合效率。最后,对该光子晶体OAM光纤模式选择耦合器性能指标进行分析,主要包括:模式纯度、耦合效率、损耗特性和工作带宽等。在C+L波段内,该耦合器可以激发三阶OAM模式,模式纯度达到52%,耦合效率可达51%,插入损耗大于-1.73dB,附加损耗小于0.175dB。（3）OAM模式空间传输特性研究根据大气湍流效应的实际情况,基于联合大气湍流模型,建立了自由空间无线通信信道中OAM电磁涡旋波传输理论模型。针对湍流信道扰动造成的波前畸变和信号串扰,提出了一种自适应补偿算法,用以缓解大气湍流效应产生的影响,实现湍流信道中传输OAM模式波前扰动的有效恢复。并且,给出了自适应补偿前后单一OAM模式和多个OAM模式复用传输的模场质量和传输性能。最后,研究了自适应补偿后,自由空间无线通信系统中的重要性能参数的变化,包括:信噪比和信道容量等,用以验证该补偿方案的有效性及可行性。
尤贺[3]（2021）在《柔性直流输电网中高精度光纤光栅温度传感技术研究》文中指出近年,随着我国电力行业和通信系统成熟稳定的长足发展,柔性直流输电技术（VSC—HVDC）已经逐渐成为电力工程应用中的先进技术。但换流阀中IGBT组件温度过高,导致模块失效的现象屡见不鲜,因此,如何实时监测IGBT组件温度,并对其运行状态做出相应调整是智能电网领域亟待解决的重要问题和研究热点。国内现有的换流阀监测手段较为匮乏,仅限于设备发生故障后的判断,无法实现过程数据的监测、分析,限制了运行设备或关键零部件故障机理的分析。所以,监测柔性直流输电换流阀的核心元件温度状态并及时调整其功耗,对维持系统良好的工作状态和安全可靠运行至关重要。本论文研究了柔性直流输电系统中换流阀温度在线监测的关键技术,依据FBG温度传感原理,研究适用于换流阀温度测量的传感器设计方案,提升测量准确性和时效性。研究MZI型光学梳状滤波器和波分复用解调方案,提出一种衡量滤波器质量的双差值数学模型指标和均匀设计算法。研究结果表明,本项目增强了柔性直流换流阀的可靠性,能够保证电能质量和系统安全性能。论文的主要工作内容和创新点如下:（1）提出一种用于衡量MZI型光学梳状滤波器优劣的度量指标,适用于不同的滤波器结构,该“双差值函数模型”由光学梳状滤波输出曲线与目标方波之间的曲线长差值和光学梳状滤波输出曲线积分与目标方波积分之间的面积差值构成,能够体现输出函数和对应方波函数的相异性,论文中说明了“双差值准则”构建过程,其优于其他度量指标之处,能够提升梳状滤波器的选参效率。（2）提出均匀设计算法求解梳状滤波器参数方案,当进行参数选择时,该方法能够快速、准确解出耦合系数与有效偶和长度乘积、干涉臂长差等参数与最优值。针对复杂、高维的滤波器参数计算问题,基于递归调用思想,进行均匀设计的嵌套,获取更加精准的参数。对光学梳状滤波器进行三种MZI结构的算例分析与波形仿真,并与遗传算法和粒子群算法进行性能对比,研究结果表明均匀设计算法求解参数,得到的梳状波形质量更好,计算效率更高。优化光学梳状滤波器的结构参数,能够有效提高串扰特性、增强信道隔离度和通带平顶度等性能。（3）提出了适用于柔直换流阀温度测量的传感器设计方案,该方案将FBG引入IGBT模块内部后再封装,能够实现集成化直接测量,获取准确的温度实时监测值,具有模块化、小型化、微功耗等优势,解决了电网工程项目中的痛点。研究温度解调原理,搭建光梳滤波器波分复用解调方案,基于C++语言和Qt 5开发平台编写在线测温解调软件,研制工程样机,通过灵敏度,稳定性,抗扰度测试,在对托平台和高温条件下验证了系统的可行性,为柔直系统换流阀的在线监测提供了一种新方法。
徐圣瑶[4]（2021）在《干涉型微结构光纤传感器的理论与应用研究》文中研究说明光纤传感器能够获取自然和生产信息,在科学研究与工业应用领域具有重要价值,将在物联网与人工智能时代迎来新的发展机遇。干涉型光纤传感器具有传感灵敏度高、结构设计灵活和动态范围大等特性,相较于其他类型的光纤传感器受到了学者们的广泛关注。然而传统干涉型光纤传感器面临两个基础的关键挑战亟需突破:由于常规光纤波导尺寸大,光场操控能力弱,使得传统光纤传感器灵敏度较低;另一方面,常规光纤传感单元的结构复杂、工艺制备困难,降低了传感器的工艺鲁棒性,是光纤传感器迈向应用的巨大障碍。微结构光纤由于其独特的光波导性质,为提升传感灵敏度和工艺鲁棒性提供了极具吸引力的解决办法。本论文围绕着干涉型微结构光纤传感器展开了一系列研究,建立了一套基于微结构光纤的群折射率差转折点增敏机制、波导色散剪裁及工艺制备的研究体系。首先,针对传统光纤折光计灵敏度低的问题,建立了干涉型微结构光纤的群折射率差转折点理论模型,将灵敏度提升至少一个数量级;随后,针对传统基于群折射率差转折点的微米光纤工作带宽小且工艺鲁棒性差问题,通过引入微结构进行波导色散剪裁,极大降低了模式间群有效折射率差对探测波长的敏感性,从而拓宽了工作带宽;降低了器件灵敏度对微结构光纤直径的敏感性,从而提升了工艺鲁棒性。在工艺制备上,针对微结构光纤拉锥困难问题,提出了低成本的单步熔融拉锥法,能够实现灵活的直径、锥度控制,为微结构光纤的制备铺平了道路。论文的主要工作和成果如下:（1）针对传统微米光纤工艺误差、工作带宽受限的问题,提出了微米双空气孔微结构光纤结构,基于偏振模干涉的群折射率差转折点增敏机制,在Sagnac环上实现了超高灵敏度、大直径工艺误差容忍度、大工作带宽的微米双空气孔微结构光纤折光计。该结构通过在包层中引入双空气孔进行波导色散剪裁,降低了器件灵敏度对直径的敏感性,从而极大提升了工艺误差容忍度。与传统微米光纤相比,直径工艺误差容忍度提高了 2倍以上,高灵敏度区域的工作带宽拓宽了600nm。（2）在微米双空气孔微结构光纤工艺制备上,提出低成本单步熔融拉锥法,通过控制拉锥速度和拉锥距离,实现灵活的直径和锥度控制,保证空气孔的完整。制备了直径3.6μm的微米双空气孔微结构光纤,测试结果表明实现了折射率灵敏度为47223nm/RIU的光纤折光计,为水质监测提供有效的解决方法。（3）针对传统微米光纤工作带宽较小的问题,提出了微米单应力区微结构光纤结构,基于多模干涉的群折射率差转折点增敏机制,在In-Line结构上实现了超高灵敏度、大工作带宽、结构紧凑的微米单应力区微结构光纤折光计。该结构通过在包层中引入单应力区实现波导色散灵活剪裁,降低了群折射率差对探测波长的敏感性,从而极大拓宽了工作带宽。与传统微米光纤相比,高灵敏度区域的工作带宽拓宽了 500nm,共振波长的自由光谱范围（FSR）的允许范围更广,能够实现更灵活的长度设计和更紧凑的传感单元;直径工艺误差容忍度提升1.5倍。（4）在微米单应力区微结构光纤工艺制备上,利用所提出的低成本单步熔融拉锥法,制备了大锥度角的微米单应力区微结构光纤,实现高阶模有效激发。制备了直径2.3μm的微米单应力区微结构光纤,测试结果表明实现了灵敏度为30563nm/RIU的光纤折光计,在微流控生化分子监测传感系统中有极大潜在应用价值。（5）针对传统矢量弯曲光纤传感器制备可重复性低的问题,提出了单应力区微结构光纤结构,基于双模干涉原理实现了工艺简单鲁棒、灵敏度高、结构紧凑、成本低的单应力区微结构光纤矢量弯曲传感器。通过在包层中引入单侧应力区构造非圆对称波导,单应力区微结构光纤支持非对称包层模传播,该模式对弯曲幅度及方向敏感。利用包层模与纤芯模之间的双模干涉机制,实现矢量弯曲传感功能。（6）构造了简单三明治In-Line结构,制备了传感单元3mm长的单应力区微结构光纤矢量弯曲传感器,测试结果表明实现了灵敏度为2.04nm/m-1的矢量弯曲传感,具有较小的温度串扰特性,在矿道安全监测中具有广阔应用前景。
张艺赢[5]（2021）在《短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着大数据、云计算、虚拟现实等新兴业务的快速发展,短距离光纤通信的容量负荷也在逐年上升,采用模分复用技术提升传输容量是有潜力的解决方案。在短距离模分复用系统中,为解决模式耦合导致的模式信道串扰问题,多于接收端采用多入多出数字信号处理进行均衡,这一方式会使得系统复杂度上升,成本难以负担。因此,产生了应用弱耦合少模光纤以简化或去除接收端复杂均衡模块的方案,该方案能在保证系统容量的同时降低系统成本。弱耦合少模光纤已成为短距离模分复用系统的核心组成部分。目前应用于模分复用系统的光纤存在模式信道数较少、传输距离较近、模间耦合较强等缺陷。针对以上问题,本论文对用于短距离模分复用系统的新型少模光纤进行了研究,分别提出了具有弱耦合、低弯曲损耗、大模场有效面积等多种优势的新型全反射型及光子带隙型少模光纤,能够有效提升系统传输容量、降低模式信道串扰,从而保证短距离传输的稳定性,降低系统复杂度。本文的主要工作如下:一、全反射型弱耦合少模光纤研究对弱耦合的全反射型少模光纤进行了研究,针对其模式间耦合较大、支持模式数较少,非线性抑制不够理想的问题,设计优化了支持4模式传输的弱耦合阶跃型圆芯少模光纤,该光纤可工作在C波段1550 nm附近,模场有效面积可以达到180 μm2以上,相邻传播模式间最小有效折射率差（Mode Effective Index Difference,Δneff）≈0.00055;兼顾了双包层 W 型光纤与 M 型光纤的理论优势,提出沟槽辅助M型光纤结构,并对工作在O波段,支持5模式的沟槽辅助M型光纤进行了优化。该光纤在兼顾模式数量的同时,可达到超过200m2的大模场有效面积以及较好的抗弯曲性能。该光纤能够实现模式间Δneff超过0.001的弱模式耦合,因此可简化模分复用系统中接收端的多入多出均衡模块,有效降低短距离通信系统的复杂度。二、弱耦合的色散平坦少模光子晶体光纤研究对用于短距离模分复用传输的光子带隙型光子晶体光纤进行了理论研究,利用其高双折射、可控的色度色散与极高的非线性,提出了一种色散平坦弱耦合光子晶体光纤结构,并对其进行了几何参数优化。该光纤具有最大模间Δneff超过9.0×10-3的极弱模式耦合,并可支持10个矢量模式,提升了对矢量模式的利用率。由于采用了有利于色散平坦的设计,该光纤能够达到C波段上10个模式的色散平坦,有应用于波分-模分混合复用的大容量短距离通信系统的潜力。三、弱耦合的光子带隙型少模布拉格光纤研究对弱耦合的光子带隙型布拉格光纤进行了研究,探究了一维光子晶体波导用于模分复用通信的可能性。并提出了两种支持矢量模式传输,能够有效提升模式利用率的少模布拉格光纤结构,对其光子能带和损耗性能进行了理论与数值分析:提出了能够在O+C+L宽波段工作的全固体椭圆芯布拉格光纤,该光纤能支持10个矢量模式,具有超过4×10-4的大模间Δneff、较小的束缚损耗与极低的弯曲损耗;结合同轴光纤的优势,研究并设计了弱耦合的空心同轴布拉格光纤,该光纤在C波段上的矢量模式数可提升到16个,具有极高的光纤容量与对矢量模式利用率,为一维光子晶体光纤应用于短距离模分复用传输提供了思路。四、模分复用无源光网络基础传输验证基于所设计的弱耦合阶跃型圆芯少模光纤及全光纤的模分复用/解复用器件,在无源光网络中实现了传输系统验证,并对接收端串扰来源进行了分析。在接收端测量了不同模式信道的传输功率,该系统中模式耦合导致的接收端模式串扰小于13dB;对误码率及眼图进行了测量,经过12 km的少模传输后,LP01、LP11、LP21三种模式的接收机灵敏度分别为-30.1 dBm、-28.8 dBm、-27.9 dBm左右。由于应用了弱耦合光纤,该系统中可以去除接收端多入多出均衡模块,为弱耦合光纤在短距离传输中提供了可行性。
苏皓[6]（2021）在《基于法布里-珀罗干涉的电机转速与振动测量研究》文中指出随着汽车、机器人、机械加工等各种工业应用的发展,对电机的需求越来越大,电机试验测量逐渐受到各个企业的重视,电机试验或者检测这一环节,无论是在新电机的研制中,还是对电机的批量生产及修理中,都显得极为重要。本论文研究目的是探索双电机速度同时检测以及电机振动、速度参数同时检测的新方法,以解决目前传统方法不可以利用单光源同时测量多电机转速以及电机振动、速度参数同时测量等问题,提出基于法布里-珀罗干涉原理的全光纤测量结构,完成对双电机速度或速度、振动的同时测量。全光纤结构具有抗电磁干扰性强、光路复用并且光路简单等优点,应用到电机测量可以更好地应对恶劣环境,可以拓展为新型的电机测速、测振仪。主要研究内容包括以下:首先,研究电机振动检测的发展趋势,对常见电机的检测方式进行分析比较,着重介绍国内外非接触的全光纤光学测量方法,充分证明基于法布里-珀罗干涉的全光纤测量结构的优势。其次,对法布里-珀罗干涉的理论进行分析,确定该干涉理论可应用到电机速度、振动测量中,通过推导处理速度信号的自相关算法和处理振动信号的多重希尔伯特变换方法的理论公式,为基于法布里-珀罗干涉的电机速度、振动测量提供基本理论支撑,同时,对常见的电机速度测量方式、电机振动测量方式进行分析比较。然后,基于对上述方法的分析,针对双转子航空发动机振动故障模拟试验台、双电机无级调速耦合传动试验台以及火电厂输煤系统等多电机应用系统,提出基于法布里-珀罗干涉的双电机转速测量。该测量方法利用一个分布式反馈激光器,该激光光源经过单模光纤耦合器,再分别经过环形器,两束光直接分别打在电机的转轴表面上,当电机转轴运动一个周期时,对散斑信号进行自相关运算,分别得到两个电机的运行速度。解决了多电机速度同时测量时需要多个光源的问题,实现了单光源对多电机速度的同时测量。最后,针对电机振动检测,电机的速度必须达到相应额定值的要求,提出基于法布里-珀罗干涉的全光纤电机的振动、速度同时测量,先建立理论模型对实验进行初步预估,接着进行模拟实验,最终进行测量实验验证该方法的可行性。该测量方法的光源经过单模光纤耦合器,光源分为两束光,一束光垂直照射在电机的转轴表面,另一束光直接照射在振动电机轴承座表面,将混合信号进行分解处理,分解的速度信号通过自相关算法处理得到物体的速度信息,振动信号经过多重希尔伯特变换算法处理,重构振动位移。解决了在检测电机振动时,再单独使用仪器测量电机转速的问题,实现了对电机转速、振动的同时测量。
李月琴[7]（2021）在《基于光子技术的宽带信号处理和高速成像研究》文中指出信息领域一直是全球科技深耕的行业,在2020年国家“十四五”规划中也将信息科技列为当前创新发展战略目标之一。然而,随着信息系统性能要求不断提升,通信速率和带宽逐渐成为瓶颈。为了解决这一问题,微波光子技术作为关键技术之一被提出,它将光子技术与微波射频技术进行融合,具有大带宽、高速率、低损耗和抗电磁干扰等优点,广泛应用于通信、传感、航空航天、军事国防、生物医学等领域。光子技术不仅在宽带信号处理方面取得了多项进展,在高速成像领域也有望发挥重要作用。本文结合所承担的国家自然科学基金等项目,针对基于光子技术的宽带信号处理和高速成像,包括微波光子信号生成、瞬时微波频率测量和光时间拉伸成像系统,开展了一系列深入的理论、仿真及实验研究,主要取得了以下创新成果:1.提出并仿真研究了一种相位可调二倍频微波光子信号生成方案。结合双平行偏振调制获得正交偏振态下的两路载波抑制光边带,然后利用相位调制引入相移,最后拍频得到一个满足0～360°相位变化的二倍频微波信号,信号频率范围为22～40GHz,且相位响应近似平坦。方案无需滤波器及波长相关器件,具备频率可调性高的特点。2.提出并实验研究了一种基于频谱操作的倍频三角形脉冲信号光学产生方案。采用10GHz正弦信号强度调制,获得具有五个偶数阶光边带的调制光谱,然后通过光谱整形对各阶光边带进行控制,通过影响调制信号的频谱进而改变其时域特征,最终获得重复频率为20GHz的三角形脉冲信号。方案具备灵活的调制指数,重复频率的调谐性高。3.研究了基于偏振调制的可调谐瞬时频率测量（IFM）机理。利用偏振调制和偏振分束原理在不同光偏振维度上对微波信号进行加载和分离,然后采用色散所致的射频功率衰落效应获得幅度比较函数（ACF）,从而进行频率估计。分别采用偏振角和直流偏置电压两种控制方式实现测量范围（2～17.3GHz）和精度（<±0.15GHz）的可调谐。在此基础上提出并研究了单ACF判决型和双ACF判决型的可调谐IFM系统,实现测量范围和精度的同步提升,最大测量范围为2～20GHz,最高精度约100MHz。4.提出并实验研究了一种基于深度学习的时间拉伸高速成像系统。采用定量相位成像方法,对无标记的高通量细胞进行成像。然后在数据处理阶段采用深度卷积神经网络,有效缩短处理时间至毫秒量级。系统在加速细胞分类识别的同时还具有很高的检测精度,平衡准确率和F1分数分别为95.74%和95.71%,可应用于具有细胞分选功能的流式细胞术中。
程炜仁[8]（2020）在《基于安培力和磁力的光纤激光磁场传感器》文中研究表明磁场在许多领域都非常重要,对磁场的检测一直是世界范围内的研究热点,吸引了许多国家和研究机构的关注。光纤磁场传感器与传统电子学领域的磁场传感器相比,具有损耗小、重量轻、不受电磁干扰等优点,使得光纤磁场传感器在一些复杂电磁环境条件下的磁场测量中有独特的优势。光纤磁场传感器的应用很广泛,比如导航、海底探测、健康医疗、生物治疗、电流检测、人工智能、智慧交通等。然而在实际的磁场监测中,传感器常常受到外界环境的干扰,磁场传感器的性能因此而受到很多因素的影响,最终使得测量的精确性和可靠性等指标劣化。因此,抑制干扰对于磁场传感器非常重要。对于光纤磁场传感器,这种干扰可能来自温度变化、振动和其他的环境扰动,并且这些干扰主要表现在低频频段。因此,直接在低频频带中测量磁场的传感器容易受到环境的干扰,使得对于静态磁场或者低频磁场的测量受到很大制约。本文从这一实际的需求出发,通过将静态磁场转换为交变磁场来抑制低频噪声和干扰,从而提高光纤磁场传感器的灵敏度和可靠性。基于这一思路,本文研究了基于安培力和磁力的光纤磁场传感器,力求在保持高灵敏度的同时,又尽可能的增强对环境干扰的抑制能力。本文的主要研究工作如下:1)提出了一种基于安培力和正交双频光纤激光器的静态磁场测量方案,对其工作原理进行了阐述。该方案利用磁场中交变电流产生的交变安培力,将对静态磁场的测量迁移至高频进行测量,从而可以抑制环境中的低频干扰,提高传感灵敏度和可靠性。2)对基于安培力和正交双频光纤激光器的磁场传感器的小型化封装开展了实验研究,通过将安培力的交变频率调谐至封装结构的谐振峰处,可以增强封装后的传感器的灵敏度。实验中获得了最大35.21 k Hz/k Gs的响应度。3)研究了正交双频光纤激光器对交变梯度磁场的响应,观察到了磁力共振效应。实验中对500 k Hz处的共振峰进行了测量,其共振谱宽在4.5 k Hz左右。这种磁力共振效应可以被用来提高磁场传感的灵敏度和对环境干扰的抑制。
安建昌[9]（2020）在《非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警技术的研究》文中进行了进一步梳理分布式光纤报警技术以其识别率高、安全稳定、结构简单等优点在周界报警领域得到了广泛的应用,特别是在石油化工领域有着其他周界报警技术无法比拟的优势,同时将该技术与视频、红外、语音等技术进行融合联动带来了更加广阔的应用场景。本文主要研究一种非对称双马赫-曾德型分布光纤传感技术及其在周界报警方面的应用,同时结合实际工程环境开展相关复合监测技术的研究。论文在综述了国内外光纤周界报警技术研究发展现状的基础之上,着重开展以下几个方面的创新性研究工作:1.根据非对称双马赫-曾德型光纤传感技术采用双窄带宽光源与双DWDM光纤滤波器组合可以有效抑制后向散射光从而滤除掉后向散射噪声的特点,理论计算了其扰动传感的最长感知监测距离可大于120km;通过进一步研究提出了基于短时傅立叶变换的端点检测方法和利用近似导数来对扰动信号特征进行提取的快速定位算法,并通过实验验证以上两种方法在提升扰动检测效率和定位精度方面的作用。2.根据扰动事件检测主要受到信号可见度、信噪比高低以及扰动传感事件的非平稳特性的影响,提出了一种结合变分模态分解、样本熵和短时过零率的多维度事件特征提取算法,并通过实验验证该方法的在特征提取和模式识别分类方面的有效性,事件特征提取和分类识别正确率可达到98%以上。3.开展非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警系统的软、硬件系统的仪器化设计,在硬件设计中分为光源模块、传感模块、探测模块、数据采集模块、电源模块进行选型设计,设计了基于FPGA的偏振控制器,实现的了系统的硬件偏振控制,有效提升了传感系统调偏的工作效率,完成传感主机的设计和组装;在系统软件部分的设计中,分为基础功能和信号处理两个模块进行设计,形成了功能完备的光纤周界报警系统。结合实际的工程环境开展复合监测技术研究,实现了红外视频监控系统与非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警系统联动并取得了良好效果,开展基于非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警系统的火车干扰模态性能研究,通过优化设计将原系统优化改进为定位型与防区型相结合的周界报警系统。
陈博阳[10]（2020）在《干涉仪高动态大光程闭环测量关键技术研究》文中指出光纤干涉仪的高测量敏感度使其在现代传感领域有很广泛的应用。增加敏感臂的光纤长度是有效提升测量灵敏度以及测量范围的手段,但是光纤长度的增加会导致测量信号引起的光程差增加,同时现代测量环境中目标信号成分日益复杂,这种情况下干涉仪闭环检测带宽与量程的提升是保证精确测量的关键。高带宽大光程的闭环测量技术是进一步提升干涉仪灵敏度和测量范围的关键技术。论文针对这一问题本文研究并搭建了一套通用的基于光纤干涉仪的闭环测量系统,通过对系统输入的高带宽大光程相位漂移精确补偿来达到高精度闭环检测的目的。论文主要内容如下:（1）针对现有光纤干涉仪的测量方法存在的问题和局限进行分析,基于闭环工作点控制的方法完成了光纤干涉仪的高带宽大光程闭环测量系统方案设计。（2）开展了低噪声光电检测技术研究,完成了光电转换过程中光、电噪声的分析与建模,并通过对电路拓扑结构和参数的优化降低了光电检测的噪声,设计并完成了低噪声的光电检测电路。（3）开展了高带宽高精度数字控制技术研究。完成了离散域传递函数模型的搭建,分析了影响数字控制器带宽和精度的开环因素,完成了复杂控制系统的系统辨识方法的研究,形成了指导数字控制器设计的性能评估模型。完成了对PID和无波纹最小拍数字控制方法的仿真试验,并采用了相位超前环节和史密斯预估计算法对数字控制器进行了优化。（4）开展了高动态大光程驱动技术研究。完成了基于延时线+压电陶瓷量级执行器的高动态大光程执行器研究,保证大动态范围的光程补偿。完成了对高增益驱动电路拓扑优化,兼顾了高增益和极低的噪声水平。（5）搭建实验平台,实现了各关键技术性能指标的测试验证,达到1kHz控制带宽下50个波长的闭环检测能力,最小误差在56dB。实际验证了闭环测量系统大光程和高带宽的光程补偿能力。
二、Novel Perturbation-Immune All-Fiber Optical Architecture for Current Sensing（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、Novel Perturbation-Immune All-Fiber Optical Architecture for Current Sensing（论文提纲范文）
（1）可调谐激光器相移干涉术及其在多点光纤Fabry-Perot声波传感检测中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容和章节安排 |
| 2 EFPI传感器传感原理和相移干涉测量技术 |
| 2.1 EFPI传感器传感原理与制作 |
| 2.1.1 F-P干涉仪原理 |
| 2.1.2 EFPI声传感器传感原理 |
| 2.1.3 EFPI传感器制作 |
| 2.2 相移干涉测量技术 |
| 2.2.1 相移干涉技术基本原理 |
| 2.2.2 相移算法 |
| 2.2.3 相移干涉的光纤声传感解调思路 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 可调谐激光器相移干涉测量系统的设计 |
| 3.1 系统硬件结构设计 |
| 3.1.1 可调谐半导体激光器 |
| 3.1.2 可调谐半导体激光器驱动模块 |
| 3.1.3 数据采集和发送模块 |
| 3.2 软件设计 |
| 3.2.1 LabVIEW软件设计 |
| 3.2.2 UART串口通信实现参数控制 |
| 3.2.3 SPI通信实现激光器驱动 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 自校准波长相移干涉光纤声传感器阵列复用 |
| 4.1 自校准五波长相移干涉测量原理 |
| 4.1.1 单点声传感器解调原理 |
| 4.1.2 声传感器阵列解调原理 |
| 4.2 相位测量结果 |
| 4.2.1 声传感测试 |
| 4.2.2 灵敏度及频率响应测试 |
| 4.2.3 二维声源定位 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 高采样率调频准连续相移干涉技术 |
| 5.1 调频准连续相移干涉测量原理 |
| 5.2 时间延迟误差分析 |
| 5.3 相位测量结果 |
| 5.4 光纤声传感器阵列解调实验 |
| 5.5 自校准波长与调频准连续方法对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 研究内容总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光通信的研究现状与发展趋势 |
| 1.2 OAM光纤通信研究进展 |
| 1.2.1 OAM光纤及光纤特性研究进展 |
| 1.2.2 OAM光纤耦合器研究进展 |
| 1.3 OAM空间通信研究进展 |
| 1.3.1 OAM空间光通信研究现状 |
| 1.3.2 OAM空间无线通信研究现状 |
| 1.4 论文研究内容与创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于OAM模式通信的基础理论 |
| 2.1 OAM模式基本理论 |
| 2.1.1 矢量亥姆霍兹方程 |
| 2.1.2 矢量OAM模式求解 |
| 2.2 矢量模式耦合器原理及数值分析方法 |
| 2.2.1 双平行光纤耦合器原理 |
| 2.2.2 数值分析方法 |
| 2.3 自由空间信道基本理论 |
| 2.3.1 大气湍流理论 |
| 2.3.2 大气湍流谱模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 OAM光纤应变特性研究 |
| 3.1 OAM光纤应变特性研究背景 |
| 3.2 环形光子晶体OAM光纤应力特性 |
| 3.2.1 理论分析模型 |
| 3.2.2 光子晶体OAM光纤仿真分析模型 |
| 3.2.3 光子晶体OAM光纤应力特性分析 |
| 3.2.4 小结 |
| 3.3 环形光子晶体OAM光纤扭转特性 |
| 3.3.1 理论分析模型 |
| 3.3.2 光子晶体OAM光纤仿真分析模型 |
| 3.3.3 光子晶体OAM光纤扭转特性分析 |
| 3.3.4 小结 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器设计 |
| 4.1 光子晶体OAM光纤耦合器研究背景 |
| 4.2 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器结构设计 |
| 4.2.1 OAM模式耦合器结构与设计原理 |
| 4.2.2 OAM模式耦合器参数设计与优化 |
| 4.3 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 OAM模式空间传输特性研究 |
| 5.1 无线通信中OAM模式传输特性研究背景 |
| 5.2 自由空间无线通信信道建模 |
| 5.3 无线通信信道自适应补偿算法 |
| 5.4 OAM模式空间传输特性 |
| 5.4.1 单一OAM模式传输特性 |
| 5.4.2 复用OAM模式传输特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 缩略词对照表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）柔性直流输电网中高精度光纤光栅温度传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 柔性直流输电网中换流阀温度监测与故障诊断 |
| 1.2.2 传感系统中光学梳状滤波器 |
| 1.2.3 数学理论与算法的相关研究 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 光学梳状滤波器的双差值函数模型方法 |
| 2.1 马赫曾德尔干涉仪梳状滤波器理论 |
| 2.1.1 耦合模传输方程 |
| 2.1.2 光纤梳状滤波器工作原理 |
| 2.1.3 光学梳状滤波器实现方法 |
| 2.2 光学梳状滤波器输出波形 |
| 2.2.1 梳状波形傅里叶分析 |
| 2.2.2 性能参量与技术指标 |
| 2.3 光学梳状滤波器的双差值函数模型 |
| 2.3.1 双差值函数的构造原理 |
| 2.3.2 双差值函数的几何意义 |
| 2.3.3 双差值函数的收敛性证明 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 均匀设计理论求解光学梳状滤波器参数方案 |
| 3.1 基于均匀设计求解光学梳状滤波器最佳参数的方法 |
| 3.1.1 均匀设计简介与优点 |
| 3.1.2 均匀设计表的构造与实现 |
| 3.2 均匀设计求解光梳滤波器参数算法 |
| 3.2.1 均匀设计算法求解步骤 |
| 3.2.2 均匀设计优化滤波器算例 |
| 3.3 算法性能分析 |
| 3.4 梳状滤波器波分复用解调方案 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 适用于柔直换流阀温度测量的传感器设计方案 |
| 4.1 光纤光栅传感原理 |
| 4.2 传感器温度标定 |
| 4.3 适用于换流阀温度测量的传感器设计 |
| 4.3.1 IGBT热设计和温度参数 |
| 4.3.2 散热器温度仿真与工程校验 |
| 4.3.3 温度传感器的封装方案 |
| 4.3.4 封装后模块性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 在线测温系统的硬、软件实现方案和数据分析 |
| 5.1 在线测温解调仪方案 |
| 5.1.1 软件设计 |
| 5.1.2 硬件设计 |
| 5.1.3 样机研制 |
| 5.2 远程在线换流阀测温系统 |
| 5.2.1 系统测试与运行 |
| 5.2.2 温度监测结果与数据分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（4）干涉型微结构光纤传感器的理论与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感器的研究进展及应用需求 |
| 1.2.1 微结构光纤简介及研究进展 |
| 1.2.2 干涉型光纤传感器研究现状 |
| 1.2.3 干涉型光纤传感器发展趋势 |
| 1.3 微米光纤传感器研究进展及应用需求 |
| 1.3.1 研究现状 |
| 1.3.2 发展趋势 |
| 1.4 本文的主要内容和创新点 |
| 1.4.1 本论文的章节安排 |
| 1.4.2 本论文的主要创新点 |
| 第二章 微米光纤导模原理及制备工艺 |
| 2.1 微米光纤光场传输理论 |
| 2.1.1 微米光纤导模理论基础 |
| 2.1.2 微米均匀区域光场分布特性 |
| 2.1.3 锥形区域光场传输理论 |
| 2.2 微米光纤的制备工艺 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 微米双空气孔微结构光纤的折射率传感研究 |
| 3.1 基于偏振模干涉的折射率传感机理 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 基于偏振模干涉的群折射率差转折点理论 |
| 3.1.3 微米双空气孔微结构光纤传感机理 |
| 3.2 工艺制备 |
| 3.3 折光计方案研究与实验测试 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 微米单应力区微结构光纤的折射率传感研究 |
| 4.1 基于多模干涉的折射率传感机理 |
| 4.1.1 研究背景 |
| 4.1.2 基于多模干涉的群折射率差转折点理论 |
| 4.1.3 微米单应力区微结构光纤传感机理 |
| 4.2 工艺制备 |
| 4.3 折光计方案研究与实验测试 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 单应力区微结构光纤的矢量弯曲传感研究 |
| 5.1 单应力区微结构光纤的传感机理和光谱特性 |
| 5.1.1 研究背景 |
| 5.1.2 单应力区微结构光纤的矢量弯曲传感机理 |
| 5.2 工艺制备 |
| 5.3 矢量弯曲传感方案研究与实验测试 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
| 附录2 论文中缩略词含义 |
| 参考文献 |
（5）短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及研究意义 |
| 1.2.1 模分复用传输系统及其研究现状 |
| 1.2.2 短距离传输模分复用系统及其研究现状 |
| 1.2.3 弱耦合少模光纤及其研究现状 |
| 1.3 本论文的内容安排及创新点 |
| 2 弱耦合少模光纤研究理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全反射型少模光纤传输理论 |
| 2.2.1 均匀圆波导的基本方程 |
| 2.2.2 光纤中的矢量与标量模式 |
| 2.2.3 有限元法 |
| 2.3 二维光子晶体光纤传输理论 |
| 2.3.1 平面波展开法 |
| 2.3.2 等效折射率法 |
| 2.4 一维光子带隙型布拉格光纤传输理论 |
| 2.4.1 传输矩阵法 |
| 2.4.2 渐近矩阵法 |
| 2.5 少模光纤特性参数研究 |
| 2.5.1 少模光纤的模式耦合 |
| 2.5.2 少模光纤的模场有效面积 |
| 2.5.3 少模光纤的差分模式时延 |
| 2.5.4 光纤弯曲损耗 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 全反射型弱耦合少模光纤研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弱耦合阶跃型圆芯少模光纤研究 |
| 3.3 弱耦合沟槽辅助M型少模光纤研究 |
| 3.3.1 弱耦合沟槽辅助M型少模光纤结构 |
| 3.3.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 3.3.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 弱耦合的色散平坦少模光子晶体光纤研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 色散平坦的少模光子晶体光纤研究 |
| 4.2.1 色散平坦的少模光子晶体光纤结构 |
| 4.2.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 4.2.3 光纤参数对色散平坦性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 弱耦合的光子带隙型少模布拉格光纤研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 全固态椭圆芯少模布拉格光纤研究 |
| 5.2.1 全固态椭圆芯少模布拉格光纤结构 |
| 5.2.2 光纤参数对弱耦合性能及束缚损耗的影响 |
| 5.2.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 5.3 同轴空心少模布拉格光纤研究 |
| 5.3.1 同轴空心少模布拉格光纤结构 |
| 5.3.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 5.3.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 模分复用无源光网络基础传输验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模分复用无源光网络实验架构 |
| 6.2.1 少模光纤设计及模式复用/解复用器 |
| 6.2.2 模分复用无源光网络结构 |
| 6.3 模分复用无源光网络传输性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）基于法布里-珀罗干涉的电机转速与振动测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 电机检测的研究情况 |
| 1.2.1 电机检测的发展趋势 |
| 1.2.2 电机检测技术手段 |
| 1.3 干涉型光纤传感器国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 基于法布里-珀罗干涉原理分析 |
| 2.1 法布里-珀罗干涉原理 |
| 2.2 FPI信号的仿真分析及实验验证 |
| 2.3 常见电机检测方法 |
| 2.3.1 电机速度检测方法 |
| 2.3.2 电机振动检测方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于法布里-珀罗干涉的双电机转速测量 |
| 3.1 基于法布里-珀罗干涉速度信号原理分析 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 实验装置示意图 |
| 3.2.2 实验装置的选取 |
| 3.2.3 实验步骤和结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于法布里-珀罗干涉的全光纤电机振动检测 |
| 4.1 基于法布里-珀罗干涉的振动信号分析 |
| 4.2 实验装置的选型 |
| 4.3 PDV-100测振数据分析 |
| 4.4 实验步骤及数据分析 |
| 4.4.1 实验技术路线图 |
| 4.4.2 模拟实验及数据分析 |
| 4.4.3 测量实验及数据分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文目录 |
| 致谢 |
（7）基于光子技术的宽带信号处理和高速成像研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微波光子信号处理技术 |
| 1.3 光学高速成像技术 |
| 1.4 相关领域的国内外研究进展 |
| 1.4.1 微波光子信号生成研究进展 |
| 1.4.2 瞬时微波频率测量研究进展 |
| 1.4.3 时间拉伸成像系统研究进展 |
| 1.5 本文的结构安排 |
| 2 理论基础和关键技术研究 |
| 2.1 宽带信号处理 |
| 2.1.1 电光调制 |
| 2.1.2 光域处理 |
| 2.1.3 光电探测 |
| 2.2 光时间拉伸 |
| 2.2.1 超连续谱与啁啾的产生 |
| 2.2.2 色散傅立叶变换 |
| 2.2.3 拉曼放大技术 |
| 2.2.4 时间拉伸成像 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 倍频微波光子信号生成研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 基于无滤波结构的二倍频微波信号生成 |
| 3.2.1 微波信号生成的系统结构与原理 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.3 基于光谱操作的二倍频三角形脉冲信号生成 |
| 3.3.1 三角形脉冲信号生成的系统结构与原理 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 可调谐IFM系统研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 调谐机制和精度控制原理分析 |
| 4.2.1 系统结构 |
| 4.2.2 两种调谐机制对比分析 |
| 4.2.3 仿真与结果分析 |
| 4.3 单ACF判决型可调谐IFM方案 |
| 4.3.1 基于偏置电压控制的IFM系统 |
| 4.3.2 基于保偏光纤光栅的IFM系统 |
| 4.4 多ACF判决型可调谐IFM系统 |
| 4.4.1 IFM系统结构与实现原理 |
| 4.4.2 增大测量范围 |
| 4.4.3 提高测量精度 |
| 4.4.4 结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 时间拉伸成像系统研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 时间拉伸成像系统 |
| 5.2.1 定量相位成像 |
| 5.2.2 TS-QPI成像系统结构 |
| 5.2.3 成像系统实验装置 |
| 5.3 成像系统中的数据处理与分析 |
| 5.3.1 相位提取算法 |
| 5.3.2 深度学习算法 |
| 5.4 细胞识别的结果与分析 |
| 5.4.1 分类器性能分析 |
| 5.4.2 多级分类的ROC和PR曲线 |
| 5.4.3 学习曲线 |
| 5.4.4 正则化 |
| 5.4.5 误差矩阵 |
| 5.5 讨论与应用 |
| 5.5.1 细胞分选 |
| 5.5.2 整体工作机制 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的研究成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录A 缩略语 |
| 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 |
（8）基于安培力和磁力的光纤激光磁场传感器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 不同工作机理的光纤磁场传感器 |
| 1.2.1 基于磁流体的磁场传感 |
| 1.2.2 基于磁致伸缩效应的传感机制 |
| 1.2.3 基于法拉第效应的磁场传感 |
| 1.2.4 基于洛伦兹力的磁场传感 |
| 1.3 不同结构的光纤磁场传感器 |
| 1.3.1 F-P腔型的光纤磁流体磁场传感器 |
| 1.3.2 马赫曾德干涉仪型 |
| 1.3.3 迈克尔逊干涉仪型 |
| 1.3.4 基于Sagnac干涉仪的光纤磁场传感器 |
| 1.3.5 基于光纤光栅的磁场传感器 |
| 1.3.6 基于光纤激光器的磁场传感器 |
| 1.4 本课题的主要内容 |
| 1.5 本论文的创新之处 |
| 第二章 光纤光栅激光器的制备与原理 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 光纤光栅激光器类别 |
| 2.2.1 DBR光纤激光器 |
| 2.2.2 DFB光纤激光器 |
| 2.3 DBR光纤激光器的制备 |
| 2.3.1 激光器的刻写 |
| 2.3.2 激光器的退火处理 |
| 2.4 光纤激光器的双折射效应 |
| 2.4.1 光纤中的双折射现象 |
| 2.4.2 双折射的表示方法 |
| 2.4.3 单模光纤双折射理论模型表征 |
| 2.5 拍频信号与双折射的关系 |
| 2.6 光纤激光器双折射的成因 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于安培力的光纤光栅激光器对磁场传感的研究 |
| 3.1 基于安培力的光纤磁场传感机理 |
| 3.1.1 安培力的产生 |
| 3.1.2 安培力与拍频的变化关系 |
| 3.2 光纤磁场传感器的设计 |
| 3.3 光纤光栅传感器的磁场传感方案 |
| 3.4 光纤磁场传感器的频率响应 |
| 3.5 安培力对磁场传感器的研究分析 |
| 3.5.1 安培力对磁场传感器的定性分析 |
| 3.5.2 不同安培力对拍频信号的影响 |
| 3.6 侧向安培力角度传感器的研究分析 |
| 3.7 共振频率下磁场传感器的信噪比(SNR)性能 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 正交双频激光器的磁力共振效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 磁力效应的研究 |
| 4.2.1 光纤磁场传感器的封装 |
| 4.2.2 磁力的分析 |
| 4.2.3 磁力对传感器的响应 |
| 4.3 共振效应的研究 |
| 4.3.1 寻找共振频率 |
| 4.3.2 磁力共振效应 |
| 4.4 总结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 注释 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警技术的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 分立式和分布式光纤周界报警技术的简要介绍 |
| 1.2.1 分立式光纤周界报警技术的介绍 |
| 1.2.2 分布式光纤周界报警技术的介绍 |
| 1.2.3 几种分布式光纤传感技术的性能对比 |
| 1.3 双马赫-曾德型分布式光纤传感技术的研究及应用现状 |
| 1.4 论文的研究意义及主要研究内容 |
| 1.4.1 论文的研究意义 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警技术的基本理论及影响因素分析 |
| 2.1 双马赫-曾德型分布式光纤传感技术的概述 |
| 2.1.1 光纤扰动检测基本原理 |
| 2.1.2 双马赫-曾德型分布式光纤传感系统的理论分析及仿真 |
| 2.2 非对称双马赫-曾德型分布式光纤传感技术基本原理介绍及分析研究 |
| 2.2.1 非对称双马赫-曾德型分布式光纤传感技术基本原理介绍 |
| 2.2.2 影响传感系统定位精度和模式识别因素的分析研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警技术的定位方法研究 |
| 3.1 基于STFT的扰动事件端点检测算法 |
| 3.1.1 短时傅立叶变换简介 |
| 3.1.2 基于STFT的端点检测算法 |
| 3.1.3 实验验证 |
| 3.2 基于近似导数的快速定位方法 |
| 3.2.1 基于近似导数的扰动特征提取算法 |
| 3.2.2 实验验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警技术的模式识别方法研究 |
| 4.1 扰动事件的多参量特征提取算法 |
| 4.1.1 变分模态分解 |
| 4.1.2 样本熵 |
| 4.1.3 短时过零率 |
| 4.2 基于径向基神经网络的扰动事件识别算法 |
| 4.3 基于径向基神经网络的多维度特征识别算法验证 |
| 4.3.1 传感事件信号多维度特征提取 |
| 4.3.2 多类别传感事件信号识别分类 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警系统仪器化及联动应用研究 |
| 5.1 系统整体设计 |
| 5.1.1 系统硬件部分的设计 |
| 5.1.2 系统软件部分的设计 |
| 5.2 系统硬件部分的详细设计 |
| 5.2.1 光源模块 |
| 5.2.2 传感模块 |
| 5.2.3 探测模块 |
| 5.2.4 数据采集模块 |
| 5.2.5 电源模块 |
| 5.3 系统软件部分的详细设计 |
| 5.3.1 软件基础功能模块的设计 |
| 5.3.2 软件信号处理模块的设计 |
| 5.3.3 软件用户界面的设计 |
| 5.4 非对称双马赫-曾德型光纤周界报警系统联动应用研究 |
| 5.4.1 非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警系统的联动架构设计 |
| 5.4.2 非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警与视频联动性能指标的实测 |
| 5.4.3 非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警系统在工程现场应用的改进设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 英文缩写清单 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 发表的论文 |
| 会议论文 |
| 专利 |
| 参与的科研项目 |
| 致谢 |
（10）干涉仪高动态大光程闭环测量关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 术语缩写表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤干涉仪研究现状 |
| 1.2.2 干涉仪的光程补偿研究现状 |
| 1.3 课题研究的内容和意义 |
| 1.3.1 课题研究内容 |
| 1.3.2 课题研究意义 |
| 2 高带宽大光程闭环测量系统整体方案分析与研究 |
| 2.1 现有光纤干涉仪测量方案对比分析 |
| 2.1.1 数字后处理开环检测方案分析 |
| 2.1.2 Sagnac效应光纤陀螺检测方案分析 |
| 2.1.3 基于工作点控制的闭环检测方案分析 |
| 2.2 高带宽大光程的干涉仪测量系统设计方案 |
| 2.2.1 低噪声光电检测实现方法 |
| 2.2.2 高带宽高精度数字控制实现方法 |
| 2.2.3 高动态大光程驱动级实现方法 |
| 3 低噪声光电检测技术研究 |
| 3.1 检测精度的影响因素问题分析 |
| 3.1.1 光电转换过程复杂噪声成分分析 |
| 3.1.2 输入光功率与噪声贡献度分析 |
| 3.2 低噪声光电检测电路研究 |
| 3.2.1 量子噪声和输入噪声抑制方案 |
| 3.2.2 光电检测模块总噪声分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 补偿相位与延时的数字控制技术研究 |
| 4.1 数字控制器性能评估模型分析 |
| 4.1.1 闭环控制带宽与精度的影响因素分析 |
| 4.1.2 闭环测量系统离散域闭环模型分析 |
| 4.2 光纤干涉仪数字控制器研究 |
| 4.2.1 高速硬件架构 |
| 4.2.2 数字控制器方案比较 |
| 4.2.3 测量系统的纯延时补偿算法研究 |
| 4.2.4 基于超前环节的相位补偿算法研究 |
| 4.2.5 高带宽高精度控制器仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 补偿大光程的反馈驱动技术研究 |
| 5.1 驱动模块动态行程与噪声问题分析 |
| 5.1.1 执行器高动态大光程补偿能力分析 |
| 5.1.2 高压放大电路的增益与噪声分析 |
| 5.2 驱动模块输出能力与噪声研究 |
| 5.2.1 驱动级低噪声D/A电路研究 |
| 5.2.2 大光程补偿能力的执行器研究 |
| 5.2.3 高驱动低噪声组合放大电路拓扑研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 闭环测量系统实验验证 |
| 6.1 实验目的 |
| 6.2 实验条件 |
| 6.2.1 硬件平台 |
| 6.2.2 软件平台 |
| 6.2.3 实验测试仪器 |
| 6.3 实验流程 |
| 6.4 实验结果 |
| 6.4.1 系统检测级零偏噪声测试 |
| 6.4.2 系统输出级驱动性能测试 |
| 6.4.3 闭环控制系统测量误差测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总绪 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
四、Novel Perturbation-Immune All-Fiber Optical Architecture for Current Sensing（论文参考文献）
- [1]可调谐激光器相移干涉术及其在多点光纤Fabry-Perot声波传感检测中的应用[D]. 夏振杰. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究[D]. 杨婧翾. 北京邮电大学, 2021
- [3]柔性直流输电网中高精度光纤光栅温度传感技术研究[D]. 尤贺. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]干涉型微结构光纤传感器的理论与应用研究[D]. 徐圣瑶. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究[D]. 张艺赢. 北京科技大学, 2021(08)
- [6]基于法布里-珀罗干涉的电机转速与振动测量研究[D]. 苏皓. 东北石油大学, 2021
- [7]基于光子技术的宽带信号处理和高速成像研究[D]. 李月琴. 北京交通大学, 2021
- [8]基于安培力和磁力的光纤激光磁场传感器[D]. 程炜仁. 暨南大学, 2020(08)
- [9]非对称双马赫-曾德型分布式光纤周界报警技术的研究[D]. 安建昌. 天津大学, 2020(01)
- [10]干涉仪高动态大光程闭环测量关键技术研究[D]. 陈博阳. 浙江大学, 2020(02)