基于光纤光栅分布式传感网络的静冰压力在线监测系统研究

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1、万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：翌丝：!』：童2关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③

2、学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：!霾瀣日期：垄垒：丝：翌2导师签名：座遣参k万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文基于光纤光栅分布式传感网络的静冰压力在线监测系统研究摘要冰的生消过程广泛存在于我国高海拔的西北、西南和淮河以北区域及包括南北极在内的许多高纬度高海拔国家和地区，此过程通常会伴随着剧烈的物理变化，并对所在区域的地质地貌、水工建筑设施、水上生产实践活动、水循环以及气候等

3、带来严重的影响。随着科技的发展和人类活动范围的日益扩大，冰生消过程对人们生活产生的影响日益突出，由此，我们迫切需要深入了解冰的生消变化及其变化过程中伴随的冰层力学特性的变化，为我们研究气候变化、人类活动对气候的影响及人类的生产实践活动提供最直接的科学依据。近年来，世界各地研究组织都日趋重视高寒地区的冰水情研究工作。在国内，太原理工大学以秦建敏教授为主的项目组经过多年的实验研究和工程实践，研制了基于空气、冰和水电阻特性差异检测原理的冰厚传感器，并成功应用于南北极科考和黄河水文观测。但对于冰荷载对各种结构产生

4、的冰力，我们我们需要进一步研究冰生消过程的力学强度变化，已掌握更完整的水文信息。基于以上研究背景，本文作者在国家自然科学基金项目“基于空气、冰与水物理特性差异的冰层生消过程与力学强度连续在线检测原理研究(51279122)”的资助下，提出了一种基于光纤光栅传感器的静冰压力监测系统设计方案。T万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文光纤光栅传感器是一种新型的光纤传感器，具有可靠性好、测量灵敏度高、结构简单、抗干扰及便于分布式测量等优点。本论文主要包括以下几个方面研究：(1)根据冰检测的特点及冰情检测现场恶劣的

5、自然环境，我们对传统的光纤封装结构作出了改进，设计了具有硬质膜片的双光纤光栅封装，以减少传感器的边沿损耗、实现实时温度补偿。(2)采用波分复用技术，并结合可调谐光纤F．P滤波器的波长解调方法，设计了具有分布式网络的静冰压力监测系统。(3)根据监测系统的要求设计了硬件电路，主要包括基于光纤F．P滤波器的波长解调系统、光电信号的采集与处理电路、控制系统电路等。(4)在监测系统硬件电路的基础上进行了系统软件的设计，主要包括系统主程序、锯齿波扫描电压的发生、数据的采集、数据的存储与发送、串口通信等部分。(5)结合

6、我们设计的传感器网络，对传感器的寻址能力、检测能力和参考光栅的温度补偿作了实验分析。关键字：静冰压力，光纤光栅，波分复用技术，波长解调，温度补偿万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文S玑气TICICEPRESSUREONLINEMONITO副【NGSYSTEMBASEDONDISTRIBUTEDNETWORKOFFBGSENSORABSTRACTExtinctionoficeiswidelypresentintheprocessofChina’Shigh-altitudenorthwest，southwe

7、standnorthoftheHuameRiverregion，andmanyhigh—latitudeandhighaltitudecountriesandregions，includingNorthandSouthpoles，thisprocessisusuallyaccompaniedbyadramaticphysicalchanges，andbringseriousrepercussionstoregin’Sgeologicalandgeomorphological，hydraulicconstr

8、uctionfacilities，waterproductionpractices，watercycleandclimatehaveseriousrepercussions．Ⅵ石t11thedevelopmentoftechnologyandthegrowingrangeofhumanactivities，theaffectoftheprocessonpeople’Slivescausedbyextinctionoficebe