程单喜[1]2003年在《光纤传感器工业化生产技术的研究》文中提出光纤传感器是以光学技术和新材料为基础，将被敏感的状态以光信号取出，利用半导体二极管，进行光电、电光转换，易与高度发展的电子装置匹配；此外，由于光纤具有传光性能好、频谱宽、电绝缘性能好等优良特性，所以光纤不仅是敏感元件，而且也是一种优良的低损耗传输线，使用时不必考虑测量仪器与被测物体的相对位置，且特别适合于电子传感器等不太适用的地方。因此光纤传感器除了在大多数场合下可替代传统电传感器以外，还可为许多电传感器难以涉足的极端恶劣场合提供多种参量的可靠检测手段。目前光纤传感器已逐步应用于国防军工、石油化工、交通运输、环境保护、生物医学、计量测试、自动控制和家用电器等各个领域，并取得了令人瞩目的发展。 我国科研院所在对光纤传感器的研究方面有了长足的发展，取得了很多高水平的科研成果。但遗憾的是，虽然研究水平较高，但大多数产品由于缺乏工业化研究，不能形成工业化生产和广泛的应用。到目前为止，光纤传感器的生产仍然停留在初级阶段，以手工为主，规模小、效率低，质量难以保证，没有一条正规的现代化生产线。 上述状况已经得到了国家的高度重视，国家计委批准武汉理工光科股份有限公司建设我国第一个光纤传感器产业化示范工程。该项目依托武汉理工大学光纤中心，以国际一流、国内领先的强大技术优势，新建五条现代化的光纤传感器生产线，成为我国最大的光纤传感器生产企业。 本人有幸参与了光纤传感器产业化示范工程的建设，主要围绕光纤传感器生产线的建设做出了一些有益的探索，并取得了一定的成效。 本人主要研究内容包括： 1、光纤传感器工业化生产工艺流程。 2、光纤传感器工业化生产线的工艺布置。 3、光纤传感器工业化生产线所需的配套生产设备。
王月明[2]2009年在《光纤光栅传感产业化技术研究及应用》文中指出发展高技术实现产业化是培育新的经济增长点,保持国民经济持续稳定增长的关键环节；是促进产业结构优化升级,提高产业整体素质的强大动力。光纤光栅作为当今先进传感技术的研究始于30年前,其应用的研究有十余年时间,光纤光栅传感器的研究已经发展形成了多参量、多种类和多用途的格局,显示出良好的技术前景和广阔的应用前景。光纤光栅传感器在国外不断地商业化,在传感器市场所占份额不断增长,形成了可观的经济规模和效益。近年来面对经济和国防建设的迫切需求,国内掀起了光纤光栅传感技术的研究热潮,但研究多数体现在原理性或少量的个别样机研制方面,对其产业化研究较少。因此打破国外技术垄断、提高新产品竞争力,满足国家建设的需求,其产业化研究是关键。光纤光栅传感器种类繁多,但一般是由光纤光栅、传感探头、解调仪叁部分组成,在设计、生产制备、工程应用等光纤光栅传感系统产业化过程中有诸多共性。本论文主要以布喇格光纤光栅传感器以及基于布喇格光纤光栅温度传感器的火灾报警系统为研究对象,分别对光纤光栅传感系统叁大组成部分(光纤光栅、传感探头、解调仪)规模化生产制备中存在的关键技术、核心工艺、生产规范及其工程应用进行了系统研究,优化形成了规模化的生产体系和国产化的成套技术。具体研究内容如下：(1)敏感元件光纤光栅的产业化研究：从传感用光纤光栅的要求出发,通过对光栅写入工艺、规模化技术和封装工艺的研究,总结出一套完整的光纤光栅规模化生产工艺和满足传感要求的质量控制规范。(2)光纤光栅传感器的产业化研究：以目前最具生产规模化的光纤光栅温度传感器为研究对象,从温度传感的要求出发,通过传感器封装实验,研究了传感器的结构合理性和规模化生产的封装工艺。通过对生产工艺中关键技术问题的研究,形成了FBG温度传感器工业化生产的工艺规范和生产线技术经济指标。根据FBG传感器的特点,综合光通信等行业的相关标准,对光纤光栅传感器的可靠性进行了研究,提出了FBG传感器可靠性分析的步骤和传感器失效的判据。(3)解调仪的规模化生产与工程应用研究：由于光纤光栅传感信号解调除包含电路、光路部分外,还有光电转换部分的关键器件,解调技术非常复杂。通过分析光纤光栅传感信号解调方法,对解调仪关键技术进行研究,突破技术瓶颈,实现了解调仪的国产化、规模化生产。通过解调仪在工程现场的应用研究,形成了一套完整的解调仪规模化生产工艺和质量控制规范。(4)光纤光栅传感系统的工程化应用：以光纤光栅火灾报警系统在油罐、桥梁中的应用实例,研究分布式FBG传感系统在工程应用中的特殊要求,包括传感器保护、安装与现场检测以及提高传感器的成活率和耐久性等问题。
材料科学和技术综合专题组[3]2004年在《2020年中国材料科学和技术发展研究》文中认为一、前言材料是指用于制造具有一定功能和使用价值的器件的物质,人类进行科学研究和生产实践的物质基础,也是科学和技术创新的重要领域。在漫长的历史长河中,材料一直扮演着划分时代的角色。历史证明,一种新材料的问世,往往孕育着一批新技术产业的诞生,给人类社会的进步以革命性的巨大推进。
王奇[4]2005年在《光纤光栅传感解调系统中通信接口技术研究》文中进行了进一步梳理光纤Bragg光栅传感器是利用Bragg波长对温度、应力的敏感特性制成的一种新型光纤传感器,除具有传统电类传感器的功能外,它还具有分布式传感、抗电磁干扰、精度高、长期稳定性好等优点,因而广泛用于民用工程结构、航空航天业、船舶航运业、石油化工业、电力工业、核工业、医学和铁路系统等方面。一些光纤光栅传感器已经实现商业化,主要用于结构监测和油库、天然气库的监测。 光纤光栅传感解调系统是光纤光栅传感器商业化应用的必备设备。目前,武汉理工大学光纤中心研制的光纤光栅传感解调系统采用的通信接口技术是串行接口,由于相应的上位机应用程序比较复杂,而用户往往只需要知道从解调器传过来的某一个或几个波长值,因此本文采用动态链接库技术来开发适合工程应用的光纤光栅解调器驱动程序。为更好地实现光纤光栅传感器与企业其他信息系统的集成,实现数据的交换,以适应现代企业管理控制一体化的应用需求,本文还研究了基于网络接口的数据通信和基于OPC技术的数据通信。 本文首先对国内外光纤光栅传感技术的研究现状进行了分析,指出了我国在该领域目前所存在的问题,接着系统介绍了光纤光栅的基本结构以及光纤光栅对温度、应变和压力的传感机理,然后讨论了光纤光栅传感器的信号解调技术,包括光谱仪检测法、匹配光栅法、可调谐法布里—珀罗腔法、可调谐光源法等,详细分析了可调F-P滤波器的特性和解调原理,提出了一种基于可调F-P滤波器的解调系统的设计方案。 通信接口技术是体现光纤光栅解调系统综合性能的一个重要方面,具有重要的理论和工程实际意义。本文从叁个方面研究了光纤光栅传感解调系统中的通信接口技术,分别是基于串行接口的数据通信、基于网络接口的数据通信和基于OPC技术的数据通信。其中,串行接口技术主要应用于对数据传输速率要求不高、数据量较小、传输距离较短、便于携带的场合,网络接口技术主要应用于需要采集大量波长数据、对实现远程访问和分布式测量要求较高的场合,OPC技术是今后工业数据通信标准的发展方向,因此支持OPC技术规范是对光纤光栅解调系统的必然要求,最后比较了这叁种技术的特点,并对下一步的研究工作提出了展望。
张治河[5]2003年在《面向“中国光谷”的产业创新系统研究》文中认为创新研究进程表明，创新研究已深入到产业层次。随着技术的进步和经济的发展，经济增长的主要依靠力量已从资源禀赋转为创新能力，国际竞争力最终主要表现为产业创新能力已成共识。在重点发展产业的选择上，光电子产业已成为全球性焦点，世界各国纷纷创建“光谷”以抢占技术制高点，争取竞争主动权。“面向‘中国光谷’的产业创新系统研究”旨在提供科学的管理工具，使我国“光谷”建设和发展更健康，更有效。 在对“中国光谷”的产业创新系统进行研究的过程中，鉴于课题包含叁个前沿领域——“光谷”、产业创新和产业创新系统，故投入了较大的精力对“光谷”、产业创新和产业创新系统的内涵和发展进行了探索性研究。同时深入研究了创新理论的发展演化，尤其是国家创新系统理论的发展演化。在上述研究的基础上，研究吸取了国内外先进的产业创新系统和技术系统研究成果，建立了面向“中国光谷”的产业创新系统模型，以该模型为框架，以武汉邮电科学研究院为对象，对产业创新系统的功能进行了尝试性分析。 本研究紧紧围绕“叁新”原则，积极追求理论概念上的新认识，技术、方法上的新突破和实践过程中的新效果，取得了如下创新性成果： 一．对产业创新理论进行了探索，阐述了产业创新的内涵，丰富了创新理论的内容。 二．对产业创新系统理论进行了探索，阐述了产业创新系统的内涵、要素和结构，进一步充实了产业创新管理的理论基础。 叁．在产业创新系统的运行机制研究方面取得了重大进展。对罗艾·劳斯韦尔(Roy Rothwell)的“创新过程与政策工具的作用”模型进行了重大改进，将技术系统移入模型，创造性地加入了评价系统，创建了产业创新系统模型，就其功能型子系统进行了分析，为产业创新实践提供了重要的管理工具。 四．在产业创新系统框架下对“武汉·中国光谷”的产业创新系统进行了实证分析。 五．在研究以“光谷”为核心的高新技术产业创新的过程中，充分注意到了我国目前所处的经济发展阶段，阐明了“我国的高新技术产业与传统产业的关系只能是带动，不能是“替代”的观点。认为“中国光谷”的重要使命之一是实现对传统产业的带动；这种带动功能的实现途径是通过“光谷”的强大技术扩散功能，实现信息化对工业化的带动，实现高新技术产业对传统产业的带动；保证功能实现的有效工具是产业创新系统。 本文作者认为，产业创新系统研究具有非常广阔的拓展空间，本研究仅是该选题的开始而非结束。已经取得的成果均是建设性的，尚有许多领域需 武汉理工大学博士学位论文要探索，尚需对更多的领域进行研究才能充分理解产业创新系统的特点，才能更好地把握产业创新系统的规律。在“光谷”的建设过程中，应特别注意光电子技术向传统产业的扩散，避免“光谷”形成“飞地”;加强通过产业创新系统均衡区域经济发展的研究，避免出现“光谷”的发展，是以某些区域的衰退为代价，光电子产业的繁荣是以某些产业的非自然衰落为代价。
杨亦飞[6]2005年在《工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究》文中指出光纤光栅(fiber grating)作为一种新型的光无源器件,因其具有诸多独特的光学性质,使其在光通信和光传感领域有着非常广泛的应用前景。其中,光纤光栅在传感应用领域以其灵敏度高、动态范围大、长期可靠性好、抗外界干扰能力强、体积小、便于组成传感网络等特点,受到各国研究者的极大关注。尤其是近年来,有关光纤光栅的研究工作取得了很大突破。经过十几年的发展,目前应变、应力、压力、温度、位移、加速度等光纤光栅传感器已开始应用于桥梁、大坝、混凝土结构和钢结构建筑的施工检测,并在其运营的长期健康监测中得到了实际应用。此外,光纤光栅传感器在石化和电力的温度监测中也得到了实际应用。随着光纤光栅传感技术的不断发展与完善,光纤光栅传感器及其传感网络系统会获得更广泛的应用。本论文的主要研究内容来源于国家科技部863计划课题资助项目、天津市重点科技攻关项目以及上海市科技项目,以解决布拉格光纤光栅传感技术在实际工程应用中的关键问题为研究重点,通过对光纤光栅传感理论和应用技术的研究,结合工程应用的具体要求对传感用布拉格光纤光栅的制作方法、工程化传感器研制、信号解调技术的开发进行了理论、实验和应用研究,取得了创新性研究成果。全文共分六章,主要内容包括:第1章:比较系统地总结了光纤光栅技术原理、分类、应用以及发展状况和趋势,以布拉格光纤光栅为敏感基元,对其传感原理和传感理论的最新发展进行了分析和阐述。第2章:系统阐述了光纤光栅叁种理论分析方法:耦合模理论、传输矩阵法和傅氏变换法,对叁种分析方法的内容和特点进行了较为全面的总结。对均匀光纤光栅、长周期光纤光栅、啁啾光纤光栅、Tapered光纤光栅、Morié光纤光栅、Blazed光纤光栅、相移光栅、超结构光栅等几种典型的光纤光栅的折射率分布特点、反射谱特性进行了模拟和分析。第3章:结合光纤光栅制作基本方法,系统研究了达到产品化性能要求的布拉格光栅制作的关键技术:如光纤的预处理技术、波长控制技术、切趾技术等。采用关键技术,传感用光纤光栅波长的最大拉伸量达到10nm;自行开发出一种新颖的调谐机构,使光纤光栅波长调谐范围达到40 nm,该成果处于国际领先水平;使用自行开发的切
王民托[7]2015年在《基于填充纳米银线的光子晶体光纤传感器的研究》文中研究说明由于光子晶体光纤的结构灵活多变,抗腐蚀抗干扰,体积小重量轻,在传感领域具有广泛的应用前景,而表面等离子体共振技术具有探测灵敏度较高和测量对象较广,在传感领域表现出巨大的应用潜力,本文结合两者的优势,从理论和实验出发,研究了一系列结构各异的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器,模拟仿真了其传感特性,并进行了实验验证。本文的主要内容与创新点可以归结如下:1、全面综述了基于孔内镀金属膜的表面等离子体共振光纤传感器的研究进展,分析了镀膜厚度、金属材料对传感性能的影响。针对光子晶体光纤的孔内镀膜以及填充待测样品在实际操作过程中具有一定难度,设计了一种在光子晶体光纤包层外镀膜的表面等离子体共振传感器,研究了空气孔直径的变化对传感器的波长灵敏度、探测分辨率、幅度灵敏度等的影响。2、设计了一种填充纳米银线的光子晶体光纤表面等离子体共振葡萄糖传感器,针对银线直径对传感特性的影响进行了模拟和实验分析,给出了银线直径的最佳取值范围是90-120nm,并取得了高达19009.17nm/RIU的灵敏度,其最小分辨率为44.25mg/d L,小于低血糖症状的标定值70mg/d L,有望在实际应用中实现对血糖浓度的检测。3、将空芯带隙型光子晶体光纤应用于表面等离子体共振传感领域,利用设计的系统研究了不同银线数量以及不同包层结构对传感特性的影响,综合模拟结果和实验结果,得到的最高灵敏度为14240nm/RIU,探测分辨率为77.02×10~(-5)RIU。
魏良斌[8]2007年在《分布式光纤振动传感器系统软件设计及实现》文中研究指明光纤传感技术是上世纪70年代末随光纤和光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一门新兴技术,代表了新一代传感技术的发展方向。随着现今军事、工业、民用等领域测量和自动控制系统的飞速发展,作为系统不可缺或的传感技术得到了越来越广泛的应用。它具有灵敏度高、动态范围大、工作频带宽、可集成、不受电磁干扰等突出优点和传统电子传感技术无法比拟的优势。在基于光强度、相位、频率、偏振态等多种形式调制的光纤传感技术中,相位调制型具有最高的灵敏度。分布式光纤传感实现了测量无“盲区”,从根本上突破了传统的单点测量限制,集传感与传输于一体,可实现远距离、大范围测量和监控,可实时、动态地获得被测量沿光纤在空间和时间上变化的信息。相位调制型分布式光纤振动传感器可实现连续高精度测量与定位,具有广阔的应用前景。本文从理论和实验两方面对相位调制型分布式光纤振动传感器做了一些研究和探讨,并在此基础上利用软件实现了对信号的处理及系统相关操作功能。主要内容包括:(1)分析介绍了光纤传感技术国内外发展现状和趋势;(2)分析比较了各种分布式光纤传感技术的原理及特点;(3)设计并介绍了基于马赫-泽德干涉原理的分布式光纤振动传感器系统;(4)介绍了系统数据采集原理并设计了基于LabVIEW数据采集模块;(5)设计并实现了基于LabVIEW软件技术的相位解调方法;(6)根据实际应用需要,采用LabVIEW软件设计编写了系统相关功能界操作界面;(7)通过对具体系统功能实现和运行效果的分析,对全文进行了总结和展望。最后得出结论:可通过软件方法实现对相位调制型分布式光纤传感器信号的恢复、分析和目标定位,达到了系统要求。
张杰[9]2017年在《毛细管熔接式EFPI光纤压力传感器的研究》文中进行了进一步梳理随着社会需求的迅速增加和工业化应用领域水平的不断提高,光纤传感技术发展迅速,在工业方面需要结构简单、制作工艺简易而且可靠性好,可大规模工业化生产的产品。传统的光纤压力传感器一般结构复杂、制作过程难以精确控制,而且生产成本高,难以成为社会商业化产品。本文的主要工作是根据需求研制一种结构紧凑、制作方便的熔接式非本征型法布里-珀罗干涉(Extrinsic Fabry-Perot Interferometric,EFPI)光纤压力传感器。和传统EFPI光纤压力传感器相比,该传感器具有长腔长、结构简单、制作工艺简易、应用灵活方便等优点,可以用于较高静态压力的测量。本文对EFPI光纤压力传感器进行了机理分析和实验研究,对一些EFPI光纤压力传感器的常见制作方法进行了分析和比较,提出了一种毛细管熔接式EFPI光纤压力传感器的制作方案:把两段在纵向切割平整的单模光纤熔接在一段外径和单模光纤相同的熔融石英毛细管两端,熔融石英毛细管长度约在1mm,其长度就是EFPI光纤压力传感器的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)腔的初始腔长。利用切割、熔接的手段就可以制作出结构简单的熔接式EFPI光纤压力传感器。同时应用交叉相关解调算法进行解调并进行了压力性能测试和温度敏感性实验。实验部分选用不同初始腔长的EFPI光纤压力传感器进行对比试验,实验证明,此传感器具有良好的精确度和稳定性,在室温下,在0-20MPa压力测量范围内,该传感器的压力腔长灵敏度达到20.9nm/MPa,线性度0.9992,连续3小时动态测量条件下,测量偏差为+/-0.16MPa。在25-250℃温度范围下,传感器的温度压力交叉敏感度为0.034MPa/℃,为总测量范围的0.17%。本论文制作的毛细管熔接式EFPI光纤压力传感器将为EFPI光纤压力传感器的规模化商业生产应用提供一定基础条件。
赵二刚[10]2009年在《光纤光栅液位传感器研究》文中研究指明光纤光栅传感器因具有抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、小巧等特点,被广泛应用到各个领域,并成为光纤传感领域的一个研究热点。本论文首先从介绍光纤传感器的概况引入光纤光栅传感器。由液位测量技术的发展及应用出发,引出了研究光纤光栅液位传感器的意义。在光纤光栅传感部分,用传输矩阵法分析了光纤Bragg光栅的一些主要参数,推导和分析了光纤Bragg光栅的温度和应变传感特性,并介绍了解决交叉敏感问题的技术。在光纤光栅液位传感器设计中,对整体方案进行了规划。根据弹性力学的原理,通过理论推导,获得基于周边固支圆平弹性膜片的光纤光栅液位传感原理,得到由液位产生的压强与光纤光栅波长偏移量的线性关系。在此基础上将光纤光栅与周边固支圆平弹性膜片相结合,通过测量光纤光栅中心波长的偏移量,得出由液位而产生的压强信号,进而获得液位信息。完成了基于光纤光栅液位传感器、压力计、波长解调仪、高低温试验箱传感实验平台的搭建。通过温度与应变传感实验,验证了光纤光栅温度与应变传感特性,并给出温度补偿压强计算公式;通过对光纤光栅液位传感器的主要性能测试,证明了课题中制作的光纤光栅液位传感器具有较好的分辨率、线性度、准确度。
参考文献：
[1]. 光纤传感器工业化生产技术的研究[D]. 程单喜. 武汉理工大学. 2003
[2]. 光纤光栅传感产业化技术研究及应用[D]. 王月明. 武汉理工大学. 2009
[3]. 2020年中国材料科学和技术发展研究[C]. 材料科学和技术综合专题组. 2020年中国科学和技术发展研究（上）. 2004
[4]. 光纤光栅传感解调系统中通信接口技术研究[D]. 王奇. 武汉理工大学. 2005
[5]. 面向“中国光谷”的产业创新系统研究[D]. 张治河. 武汉理工大学. 2003
[6]. 工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究[D]. 杨亦飞. 南开大学. 2005
[7]. 基于填充纳米银线的光子晶体光纤传感器的研究[D]. 王民托. 天津大学. 2015
[8]. 分布式光纤振动传感器系统软件设计及实现[D]. 魏良斌. 华中科技大学. 2007
[9]. 毛细管熔接式EFPI光纤压力传感器的研究[D]. 张杰. 大连理工大学. 2017
[10]. 光纤光栅液位传感器研究[D]. 赵二刚. 复旦大学. 2009
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