基于粗时分大容量光纤光栅传感系统的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于粗时分大容量光纤光栅传感系统的研究作者姓名刘亚冲学科专业电子科学与技术指导教师王玉宝副教授2016年5月中图分类号：TN915.6学校代码：10216UDC：621.39密级：公开工学硕士学位论文基于粗时分大容量光纤光栅传感系统的研究硕士研究生：刘亚冲导师：王玉宝副教授申请学位：工学硕士学科专业：电子科学与技术所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinCommunicationandInformationSystemSTUDYONFIBERBRAGG

2、GRATINGSENSINGSYSTEMOFROUGHTIMEDIVISIONMULTIPLEXINGTECHNOLOGYbyLiuYachongSupervisor:AssociateProfessorWangYubaoYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于粗时分大容量光纤光栅传感系统的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式

3、注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日摘要摘要光纤光栅传感器应用以来以它独有的低耗能，可靠性强，抗腐蚀，应用范围广及抗电磁干扰能力强等众多优点，在各个领域倍受青睐，迅速成为传感器界研究的热点。随着科学技术的进步，桥梁、隧道、油井探测等大型工程日益增多，对传感器的要求也越发苛刻，实现多点检测成为传感器基本要求。光纤光栅传感器具有易于组网的特性，且光信号在光纤传输过程中，在时域和频域上有较为丰富的资源。本文设计一种基于粗时分的混合复用传感网络，该系统具有监测点复用数目多、系统稳定、反射信号强、实现简单等优点。首先，介绍了光纤光栅作为传感器的基本原理和优势

4、，重点分析了温度传感器与温度传感器的传感原理。介绍了现有的光纤光栅传感系统，从复用、解调的方法，详细阐述了单一复用形式与混合复用形式，重点分析了各传感系统的优缺点和性能。其次，分别对时分复用(TimeDivisionMultiplexing,TDM)和波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing,WDM)性能进行分析，设计一种基于粗时分的混合复用传感系统。引入粗分与容差的概念，系统采用TDM与WDM混合复用的方式，使用光开关进行时分复用，然后通过波导阵列光栅(arrayedwaveguidegrating,AWG)进行波分复用。树状结构的时分复用减

5、小以往线状结构的串扰，采用强反射光栅增大了信噪比，粗时分结构降低了系统对信号源及光开关的要求。介绍了系统的结构组成，重点系统的性能进行分析。最后，采用Optisystem7.0仿真软件对系统进行仿真，采用控制变量的方法，将实验分为三组，证明了理论的可行性。总结了系统的不足与改进方法。关键词：光纤传感；粗时分复用传感网；阵列波导光栅；波分复用；时分复用；混合复用技术-I-AbstractAbstractFiberBragggratingsensorwithuniquelowenergy,reliability,corrosionresistance,wideapplicati

6、onandstrongabilitytoresistelectromagneticinterferencemanyvirtues,ispopularityinmanydomain,andsoonbecomearesearchhotspotinthesensorindustry.Withtheprogressofscienceandtechnology,bridges,tunnels,oilexplorationandotherlargeengineeringareincreasingtherequirementsforsensor,andmulti-pointdetecti

7、onbecomethebasicrequirementstothesensor.FiberBragggratingsensoriseasytonetworking,andithasrichresourcesbothinthetimedomainandfrequencydomainwhenopticalsignaltransfersinthefiber.ThisthesisputforwardaFiberBragggratingsensingsystemofroughtimedivisionmultiplexingt