硕士研究生学位论文开题报告书

               硕士生姓名：陆浩然                

               学       号： 104213                

               学科、专业：纺织材料与纺织品设计  

               指导教师：正无名                

             开题日期：  20## 年 10 月 20 日

【注】以上表格均用A4纸打印。

 

第二篇：东华大学开题报告模板

毕业设计（论文）开题报告

课 题 名 称 ： 全光纤型光纤光栅传感器 及其实用化技术的研究 学 院 ： 专 业 ： 姓 名 ： __ 学 号 ： 指 导 教 师 ：

200 8 年 3

月 18 日

全光纤型光纤光栅传感器及其实用化技术的研究

1．背景介绍

光纤传感器具有一些明显的优势，包括抗电磁干扰、耐高温、体积小、灵活方便等。以光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating）为主的光纤光栅传感器，除了具有普通光纤传感器的优势之外，还有一些特别的优势，最主要的是传感信号为波长调制以及复用能力强。 其好处在于：测量信号不受光纤弯曲损耗、连接损耗、光源起伏和探测器老化等因素的影响；避免了干涉型光纤传感器相位测量模糊不清等问题。非全光纤型光纤光栅传感系统具有很多局限性。例如，非全光纤型光纤光栅高温传感系统不适合对较小高温物体的温度测量，特别是不适合点式测量，因为非全光纤型光纤光栅高温传感系统的传感头尺寸相对较大。

非全光纤型光纤光栅传感系统在解调时限制重重。干涉解调技术测量精度很高，但是其测量的是相对值，且测量范围受限于干涉仪的自由光谱范围；可调谐光源解调技术信号检测方便，分辨率高，但是光源难以制作，成本较高；可调谐滤波解调技术解调范围大，但是扫描周期长，测试速度慢，并且重复性差；匹配滤波解调技术方法简单实用，但是解调范围太小。目前市场出售的FBG解调仪，主要是基于扫描F-P技术和干涉扫描技术的，但其制作复杂，价格相当昂贵。所以全光纤型光纤光栅传感系统的研究具有重要意义。

2．研究现状

光纤光栅传感器已成为当前传感器的研究热点。由光源、光纤光栅传感器和信号解调系统为主构成的光纤光栅系统如何能够在降低成本、提高测量精度、满足实时测量等方面的前提下，使各部分达到最优匹配，满足光纤光栅传感系统在现代化各个领域实用化的需要是目前重点研究的问题，而全光纤型光纤光栅传感器的研究很少，有些实验还尚未展开。

3．课题研究内容

新型的全光纤型光纤光栅多功能光学传感系统。

4. 技术路线

1.设计一种全光纤型光纤光栅多功能传感系统。

2.全光纤型光纤光栅多功能传感系统的信号解调。

3.全光纤型光纤光栅多功能传感系统中的参考光路系统。

5．关键技术介绍

本设计所用的长周期光纤光栅是借助高频CO2激光器制作成的，其在高温时（1000°C以下）谱形稳定，主损耗峰波长随温度呈线性变化。波长解调系统是任何光纤光栅传感系统的核心和关键。采用与高温传感用长周期光纤光栅匹配的布喇格光纤光栅进行解调。当一宽带光源输出的光通过长周期光纤光栅后，光源透射过该长周期光栅后，其光谱中的光强将有一段是线性分布，主要利用这一波段范围的光。选择具有合适波长的布拉格光栅，使其中心波长λB 处于该线性区的中间位置。当长周期光纤光栅受到温度的调谐时，光谱线性区将会平移，即光谱形状不变，绝对波长值变化，而布喇格光纤光栅的中心波长λB 不变，因此当温度变化时，布喇格光栅中心波长与主损耗峰波长的相对距离发生变化，当传感光栅的波长被传感信号调制时，其谱型不随被测信号改变，但其反射峰在线性区的位置发生变化，则反射的绝对光功率将线性变化。

6．要解决的技术问题

普通光纤光栅不能承受较高的温度，当光栅的温度高于200℃时，光栅的反射谱将出现了变形或退化不能直接作为传感元件进行高温测量，这是光纤光栅温度传感领域的一个难题。全光纤型光纤光栅多功能传感系统用长周期光栅作为测高温时的传感原件，其在高温下谱形稳定，可用来测高温。并且此系统可实现温度和应变同时测量。

非全光纤型光纤光栅传感系统的解调也是个难题，不但解调系统复杂，而且成本极高。全光纤型光纤光栅多功能传感系统具备传感元件和解调元件相互转换的功能，从而简化了光纤光栅多参量光学传感器的结构，并能降低系统成本。

利用长周期光纤光栅的主损耗峰单边实现线性滤波的功能，具有解调速度快、无双值问题的优点，引入的参考光路可消除由于光源的强度抖动、光纤连接器、耦合器的损耗等会引起测量误差。

7．日程安排

8．参考文献

[1]黄建辉，赵洋.光纤布喇格光栅传感器实现应力测量的最新进展[J].光电子·激光2000,川2):217-220.(版面原因，参考文献5一8略)

[2] 张记龙, 曾光宇，“光纤光栅(FBG)传感技术及其应用”，华北工学院测试技术学报，2001，15(4):215-219.

[3] 郭晓金, 宋宁, 殷宗敏, “用闪耀光栅解调的光纤光栅测量振动系统”，传感器技术，2004，24(9):18-23.

[4] 詹亚歌，陆青，向世清等，“优化光纤光栅传感器匹配光栅解调方法的实验研究”, 光子学报，2004，33 (6):711-715.

[5] 詹亚歌，向世清，王向朝等，“光纤光栅传感器的应用”，物理，2004, 33

(1):58-61.

[6] 张伟刚．纤栅式传感系列器件的设计及技术研究[D]．天津：南开大学，2002

[7] 高侃，博士论文，“长周期光纤光栅的特性及应用研究”，2004

[8]巩宪锋，光纤光栅传感器及其应用的关键技术研究，北京科技大学博士学位论文，2004：3

[9] M.Volanthen, H. Geiger, M.G.Xu, J.P.Dakin, “Simultaneous monitoring fibre gratings with a single acousto-optic tunable filter”, Electron. Lett., 1996, 32:1228-1229.

[10] F.Pietro, D.N.Giuseppe. “On the possible use of optical fiber Bragg

grating as strain sensors for geodynamical monitoring”. Optics and Laser in Engineering37(2002) 115-130.

[11] Y.J.Rao, “Recent progress in applications of in-fiber Bragg grating sensors”,Optics and Lasers in Engineering, 1999, 31:297-324

[12] Y.J.Rao, P.J.Henderson, D.A.Jackson et al., “Simultaneous strain, temperature and vibration measurement using a multiplexed in-fiber Bragg grating fiber Fabry-Perot sensor system”, Electron. Lett., 1997, 33:2063-2064.