波分-時(shí)分復(fù)用光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的多參數(shù)測(cè)量研究.pdf

1、新一代光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)是大容量、長(zhǎng)距離和高靈敏度，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，對(duì)光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的大容量的需求顯得更加迫切。大容量光纖傳感網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)方面內(nèi)容，測(cè)量的點(diǎn)數(shù)多和測(cè)量的參數(shù)多。2013年，武漢理工大學(xué)光纖傳感工程實(shí)驗(yàn)室能夠在線動(dòng)態(tài)制備無(wú)焊點(diǎn)光纖光柵陣列，使得波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列在大規(guī)模組網(wǎng)過(guò)程中存在的損耗大、強(qiáng)度低等問(wèn)題得到了改善。隨后，又研究了波分/時(shí)分光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的解調(diào)儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單根光纖上準(zhǔn)分布數(shù)千個(gè)低反射率光纖

2、光柵傳感器的解調(diào)，促使波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感網(wǎng)絡(luò)成為發(fā)展大容量光纖傳感網(wǎng)絡(luò)最具潛力的方向。在此背景下，研究波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的多參數(shù)測(cè)量的方法成為目前光纖傳感網(wǎng)絡(luò)朝著大容量發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本論文主要研究波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列的多參數(shù)測(cè)量理論和方法。圍繞基于敏感材料的多參數(shù)波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列存在的問(wèn)題，對(duì)氫氣傳感陣列和濕度、鹽度傳感陣列進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量研究。研究了基于敏感材料的波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列的傳感

3、機(jī)理、制備工藝及其性能優(yōu)化方法。研究了氫敏、濕敏材料等薄膜制備檢測(cè)氫氣濃度、濕度和鹽度的波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列的方法。在此基礎(chǔ)上研究基于敏感材料的多參數(shù)波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列的性能分析及其測(cè)量系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)在單根光纖上同時(shí)對(duì)溫度、濕度、氫氣和鹽度等多參數(shù)的測(cè)量。
　　全文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）研究了光纖光柵的耦合模理論和傳感性能，研究了大規(guī)模光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的制備方法和制備技術(shù)，對(duì)比分析了光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的

4、主要復(fù)用技術(shù)和解調(diào)技術(shù)。
　?。?）研究了波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感器的光譜特性和解調(diào)電信號(hào)特性，仿真并實(shí)驗(yàn)分析了單根光纖上復(fù)用不同反射率的光纖光柵時(shí)傳感器反射光功率的衰減特性。結(jié)合氫敏傳感陣列的響應(yīng)機(jī)理及金屬膜響應(yīng)機(jī)理，研究了波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列基于Pd金屬膜的氫氣傳感器的制備技術(shù)，制備了低反射率光纖光柵氫氣傳感陣列，并驗(yàn)證和分析了氫氣濃度在0％-3.6%區(qū)間變化時(shí)波分/時(shí)分光纖氫氣傳感陣列的性能。
　?。?）研究了濕敏

5、材料聚酰亞胺的吸水特性數(shù)學(xué)模型。基于聚酰亞胺的低反射率光纖光柵濕度傳感模型，研究了波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列濕度傳感器的制備技術(shù)，并采用提拉法制備了低反射率光纖光柵濕度傳感陣列。驗(yàn)證了相對(duì)濕度在23.8%RH-83.4%RH時(shí)，濕度傳感器的靈敏度為1.134pm/%RH-1.832pm/%RH，并分析了濕敏薄膜的厚度對(duì)濕度傳感器性能的影響。
　?。?）探索了基于波分/時(shí)分復(fù)用光纖傳感陣列摻雜羰基鐵粉的鹽度傳感器陣列，驗(yàn)證并分析了鹽