光纖光柵論文光纖光柵位移傳感系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及在海底隧道安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

1、光纖光柵論文：光纖光柵位移傳感系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及在海底隧道安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究【中文摘要】海底隧道不占地,不妨礙航行,不影響生態(tài)環(huán)境,不受天氣和氣候變化影響,是一種非常安全的全天候的海峽通道。但是它在給人類帶來(lái)了巨大便利和財(cái)富的同時(shí),也存在一定的風(fēng)險(xiǎn),很可能會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至是災(zāi)難性的后果,因此海底隧道的安全監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)海底隧道的安全監(jiān)測(cè),本課題研制出一種新型的光纖光柵位移傳感器,通過(guò)海底隧道模型試驗(yàn),驗(yàn)證其性能.。論文首先介紹了光纖光柵的,位移傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀?；诠饫w光柵傳感技術(shù)提出了一種利用光纖光柵位移傳感對(duì)海底隧道進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)的方案。該方案采用光纖光柵作為傳感元件,利用波分

2、復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海底隧道圍巖變化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。經(jīng)過(guò)各方面的準(zhǔn)備以及對(duì)海底隧道工程的研究,根據(jù)工程的要求,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件系統(tǒng)。主要包括：光纖光柵位移傳感器設(shè)計(jì)、傳感器在隧道模型試驗(yàn)中的埋設(shè)以及解調(diào)系統(tǒng)的安裝。本文介紹了海底隧道模型的制作過(guò)程,海底隧道的挖掘過(guò)程,以及整個(gè)過(guò)程中,光纖光柵位移傳感器的信號(hào)監(jiān)測(cè)。本系統(tǒng)的軟件主要論述了海底隧道中光纖光柵位移傳感網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn),介紹了實(shí)時(shí)曲線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及歷史數(shù)據(jù)查詢。該系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了長(zhǎng)期運(yùn)行,結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,效果良好?！居⑽恼縏he undersea tunnel is a very safe all-weather strait tu

3、nnel, which doesnt occupy space and doesnt hinder the voyage and doesnt influence the ecological environment. However, it not only brings great convenience and wealth to people, but also has some risks, for example, it is likely to cause great economic losses, even catastrophic consequences. Therefo

4、re, the health monitoring of undersea tunnel is very important. In order to achieve the safe monitoring of undersea tunnel, the subject has developed a new type of fiber bragg grating displacement sensor, which was tested through the undersea tunnel model to verify its performance.The paper firstly

5、introduces the background of fiber bragg grating, the application of displacement sensor, then presents a scheme about safety monitoring for the undersea tunnel using fiber bragg grating displacement sensing based on fiber bragg grating sensing technology. The scheme adopts the fiber bragg grating a

6、s sensing component and WDM technology to realize the on-line monitoring for changes of surrounding rock in underseal tunnel.After all aspects of preparation and the research of undersea tunnel project, according to the requirement of the project, this paper has designed the corresponding hardware s

7、ystem which mainly includes design of fiber bragg grating displacement sensors, embedding of sensors in the tunnel model test and installation of demodulation system.This paper introduces the production process of the undersea tunnel model, excavation process of undersea tunnel, and signal monitorin

8、g for fiber bragg grating displacement sensors in the entire process.The software of this system mainly discusses the realization of fiber bragg grating displacement sensing network in undersea tunnel and introduces the real-time curve monitoring, data storage and query of historical data. The syste

9、m has carried on long-term operational in the field and the results show that the system is stable and reliable, good effect.【關(guān)鍵詞】光纖光柵 位移傳感器 海底隧道 安全監(jiān)測(cè)【英文關(guān)鍵詞】Fiber Bragg Grating Displacement Sensors Channel Tunnel Safety Monitoring【目錄】光纖光柵位移傳感系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及在海底隧道安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究 摘要 10-11 ABSTRACT 11 第一章 緒論 13-21 1.1

10、 光纖光柵簡(jiǎn)介 13 1.2 光纖光柵技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 13-16 1.2.1 光纖光柵技術(shù)的發(fā)展歷史 13-15 1.2.2 光纖光柵技術(shù)的研究現(xiàn)狀 15-16 1.3 本論文的研究背景和主要內(nèi)容 16-21 1.3.1 位移測(cè)量技術(shù)的發(fā)展 16-17 1.3.2 位移傳感器的分類 17-19 1.3.3 本論文的研究背景 19-20 1.3.4 本論文的主要內(nèi)容 20-21 第二章 光纖光柵傳感原理與波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù) 21-38 2.1 光纖光柵的分類 21-23 2.1.1 按光纖光柵的周期分類 21 2.1.2 按光纖光柵的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)分類 21-22 2.1.3 按光纖光柵的形成機(jī)理分類

11、 22 2.1.4 按光纖光柵的材料分類 22-23 2.2 光纖光柵的應(yīng)用概況 23-26 2.2.1 光纖光柵在光纖通信領(lǐng)域中的主要應(yīng)用 23 2.2.2 光纖光柵在傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用 23-26 2.3 光纖光柵傳感原理概述 26-29 2.3.1 光纖光柵傳感器簡(jiǎn)介 26-27 2.3.2 光纖布拉格光柵傳感的基本原理 27-29 2.4 光纖布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù) 29-34 2.4.1 光譜分析儀檢測(cè)法 30 2.4.2 非平衡Mach-Zehnder干涉儀法 30-31 2.4.3 匹配光柵解調(diào)法 31-32 2.4.4 邊緣濾波器法 32-33 2.4.5 波長(zhǎng)可調(diào)諧光源解調(diào)法

12、33-34 2.5 本課題光纖光柵傳感解調(diào)法 34-36 2.5.1 工程化光纖光柵傳感解調(diào)的要求 34 2.5.2 sm125光纖光柵解調(diào)儀 34-36 2.6 本章小結(jié) 36-38 第三章 基于光纖光柵的位移傳感器設(shè)計(jì) 38-63 3.1 引言 38 3.2 光纖光柵位移傳感基本原理 38-40 3.3 光纖光柵位移傳感器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) 40-44 3.3.1 光纖光柵位移傳感器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)原則 40-43 3.3.2 光纖光柵位移傳感器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)要求 43-44 3.4 光纖光柵位移傳感器的制作 44-49 3.4.1 光纖光柵位移傳感器制作流程 44-47 3.4.2 多點(diǎn)光纖光柵位移傳感器

13、的制作 47-49 3.5 光纖光柵位移傳感器實(shí)驗(yàn)性能分析 49-59 3.5.1 光纖光柵位移傳感器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn) 49-51 3.5.2 光纖光柵位移傳感器性能分析 51-55 3.5.3 多點(diǎn)位移傳感器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析 55-58 3.5.4 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法 58-59 3.6 溫度補(bǔ)償 59-62 3.7 本章小結(jié) 62-63 第四章 海底隧道模型試驗(yàn)傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 63-70 4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 63-64 4.2 光纖光柵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件 64-69 4.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)配置 66-67 4.2.2 數(shù)據(jù)曲線顯示 67-68 4.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 68-69 4.2.4 實(shí)時(shí)報(bào)警 69 4.3 本章小結(jié) 69-70 第五章 光纖光柵位移傳感器在海底隧道模型試驗(yàn)中的應(yīng)用 70-82 5.1 海底隧道模型簡(jiǎn)介 70-73