光纖傳感網(wǎng)

目錄

序言

前言

第1章 光纖傳感網(wǎng)概述 1

1.1 光纖傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 1

1.1.1 物聯(lián)網(wǎng) 1

1.1.2 光纖傳感網(wǎng)基礎(chǔ)知識 4

1.1.3 光纖傳感網(wǎng)和光纖通信網(wǎng) 8

1.2 分立式光纖傳感網(wǎng) 11

1.2.1 基于法布里珀羅傳感單元的光纖傳感網(wǎng) 12

1.2.2 基于光纖光柵傳感單元的光纖傳感網(wǎng) l4

1.3 分布式光纖傳感網(wǎng) 21

1.3.1 基于瑞利散射的分布式光纖傳感網(wǎng) 21

1.3.2 基于拉曼散射的分布式光纖傳感網(wǎng) 23

1.3.3 基于布里淵效應(yīng)的分布式光纖傳感網(wǎng) 24

1.3.4 基于光頻域反射技術(shù)的分布式光纖傳感網(wǎng) 27

1.3.5 基于長距離干涉技術(shù)的分布式光纖傳感網(wǎng) 32

1.4 混合式光纖傳感網(wǎng) 34

1.4.1 基于FBG和光頻域反射技術(shù)的混合式光纖傳感網(wǎng) 34

1.4.2 基于FBG和保偏光纖的混合式光纖傳感網(wǎng) 39

1.5 光纖傳感網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 44

1.5.1 光纖傳感網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 44

1.5.2 光纖傳感網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域 53

1.5.3 光纖傳感網(wǎng)的發(fā)展趨勢 56

第2章 光纖傳感網(wǎng)的組網(wǎng)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 58

2.1 光纖傳感網(wǎng)的組網(wǎng)方法 58

2.1.1 光纖傳感網(wǎng)組網(wǎng)時的簡單結(jié)構(gòu) 58

2.1.2 光纖傳感網(wǎng)組網(wǎng)的復(fù)用技術(shù) 59

2.1.3 光纖傳感網(wǎng)組網(wǎng)時的其他技術(shù) 71

2.2 光纖傳感網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 74

2.2.1 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 74

2.2.2 環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 76

2.2.3 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 79

2.2.4 三角形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 81

2.2.5 混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 85

2.2.6 可自愈光纖傳感網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 88

2.3 光纖傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 93

2.3.1 物理體系結(jié)構(gòu) 93

2.3.2 軟件體系結(jié)構(gòu) 94

2.3.3 通信體系結(jié)構(gòu) 96

第3章 光纖傳感網(wǎng)魯棒性評估 102

3.1 光纖傳感網(wǎng)的魯棒性評估模型 102

3.1.1 支持向量機學(xué)習(xí)方法 103

3.1.2 光纖傳感網(wǎng)魯棒性評估模型建立 105

3.1.3 基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光纖傳感網(wǎng)魯棒性表達(dá)式 108

3.2 魯棒性影響因素分析 112

3.2.1 衰減系數(shù)α、閾值γ及傳感器數(shù)目N的影響 112

3.2.2 監(jiān)測區(qū)域的影響 115

3.3 魯棒性評估模型的應(yīng)用 117

3.3.1 蒙特卡羅方法的誤差分析 117

3.3.2 基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的魯棒性計算 120

3.3.3 魯棒性評估實驗 127

3.4 光纖傳感網(wǎng)中傳感器的優(yōu)化布設(shè) 131

3.4.1 光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設(shè)理論研究 132

3.4.2 維光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設(shè) 141

3.4.3 二維光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設(shè) 146

第4章 光纖傳感網(wǎng)編碼和擴容 151

4.1 分立式光纖傳感網(wǎng)的復(fù)用 151

4.1.1 光纖光柵傳感網(wǎng)復(fù)用技術(shù) 151

4.1.2 光纖法布里珀羅傳感網(wǎng)復(fù)用技術(shù) 163

4.2 分布式光纖傳感網(wǎng)的編碼 172

4.2.1 分布式光纖傳感網(wǎng)的光頻域反射編碼基本原理與種類 172

4.2.2 光時域反射編碼技術(shù) 173

4.2.3 光頻域反射編碼技術(shù) 175

4.3 混合式光纖傳感網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與擴容 183

4.3.1 混合式光纖傳感網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 183

4.3.2 混合式光纖傳感網(wǎng)的擴容 186

第5章 光纖傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理 188

5.1 光纖傳感網(wǎng)的信號去噪 188

5.1.1 傳感信號處理算法 189

5.1.2 拉曼散射傳感信號的采集和處理技術(shù) 194

5.2 光纖傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)特征提取 200

5.2.1 基于功率譜分析的信號特征提取 200

5.2.2 基于時頻分析的信號特征提取 205

5.3 光纖傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合 209

5.3.1 多傳感器數(shù)據(jù)融合理論 209

5.3.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合實例 219

5.4 光纖傳感網(wǎng)的智能信息處理 228

5.4.1 光纖傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)庫 229

5.4.2 光纖傳感網(wǎng)的智能聯(lián)動系統(tǒng) 232

5.4.3 光纖傳感網(wǎng)遠(yuǎn)程信息系統(tǒng) 233

第6章 光纖智能傳感網(wǎng) 241

6.1 具有自診斷功能的三角對稱式光纖傳感網(wǎng) 241

6.1.1 三角對稱式光纖傳感網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)成 241

6.1.2 自診斷的理論基礎(chǔ) 242

6.1.3 故障點對自診斷的影響 247

6.1.4 依據(jù)概率分析優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的使用 250

6.1.5 自診斷理論依據(jù)的實驗驗證 257

6.2 多總線型光纖智能傳感網(wǎng)的自診斷及自愈研究 260

6.2.1 多總線型光纖傳感網(wǎng)的構(gòu)建 260

6.2.2 智能控制系統(tǒng)對傳感器故障自診斷及白愈的實現(xiàn) 264

6.2.3 控制節(jié)點的硬件設(shè)計 269

6.2.4 上下位機的軟件設(shè)計 274

6.2.5 多種類型光纖傳感器的加載實驗 277

6.3 多環(huán)形光纖傳感網(wǎng)的實驗研究 280

6.3.1 多環(huán)形光纖傳感網(wǎng)的設(shè)計 281

6.3.2 混合式光纖傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 284

6.3.3 控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計 284

6.3.4 多參量傳感實驗結(jié)果分析 285

第7章 光纖傳感網(wǎng)在工程實際中的應(yīng)用 288

7.1 光纖傳感網(wǎng)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用 288

7.1.1 光纖傳感器在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用 289

7.1.2 光纖傳感網(wǎng)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用 290

7.1.3 光纖傳感網(wǎng)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用 292

7.2 光纖傳感網(wǎng)在電力電子領(lǐng)域的應(yīng)用 295

7.2.1 高壓光纖電壓／電流互感 296

7.2.2 光纖拉曼傳感網(wǎng)在電力電子領(lǐng)域的應(yīng)用 304

7.2.3 光纖傳感網(wǎng)在油罐群感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)中的應(yīng)用 308

7.3 光纖傳感網(wǎng)在土木工程中的應(yīng)用 311

7.3.1 光纖傳感技術(shù)在土木工程領(lǐng)域面臨的問題 313

7.3.2 光纖傳感技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用 316

7.3.3 光纖傳感網(wǎng)在土木領(lǐng)域的具體應(yīng)用實例 318

7.4 光纖傳感網(wǎng)在安全監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用 320

7.4.1 光纖傳感安防監(jiān)測原理 321

7.4.2 基于雙馬赫曾德爾干涉原理的光纖傳感安防系統(tǒng) 324

7.4.3 基于邁克耳孫干涉原理的光纖傳感安防系統(tǒng) 327

7.4.4 基于光頻域反射技術(shù)的光纖傳感網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 330

7.4.5 基于FBG和光頻域反射技術(shù)的混合式光纖傳感安防系統(tǒng) 333

7.4.6 基于FBG和分布式光纖擾動技術(shù)的混合式光纖傳感安防系統(tǒng) 334

參考文獻(xiàn) 337