基于低相干法的光纤应变测量技术及其应用研究硕士学位论文

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1、南京航空航天大学硕士学位论文基于低相干法的光纤应变测量技术及其应用研究姓名：陈盛票申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：朱永凯2011-01南京航空航天大学硕士学位论文摘要目前，桥梁、大坝、天然气管道、风力发电场等大型设施安全问题不断出现，急需发展能有效地对这些设施的结构安全进行监测的技术，其中，设施应变的实时监测是结构健康监测的目标之一。光学方法和光纤传感技术用于应变测量具有强抗干扰性、高测量精度、易于多路复用等诸多优点，通过对应变测量方法的分析，本文提出了基于光学低相干应变测量的方法。对低

2、相干法光纤应变测量技术进行了理论分析；设计构建了1550nm近红外波段放大自发辐射光源（AmplifierSpontaneousEmission，ASE）的全光纤光学低相干应变传感测量系统，分别对光路干涉模块、信号采集及处理模块、显示存储和控制模块进行了详细设计；软件部分，用LabVIEW开发设计了具有良好人机交互性能的上位机软件平台；针对抑制色散、滤除信号干扰噪声等技术环节，研究了系统优化方法，提高了系统的测量精度及稳定性；提出了低相干应变测量用于拉伸和扭转的方法，可应用于结构件应变的监测。系统性能验证结

3、果表明系统的线性度达到±0.44%，重复性可达到0.4%，传感性能良好；应用实验表明，系统能灵敏地检测出结构件发生拉伸和扭转形变的趋势及形变量，具有很好的应用价值。该研究为全光纤低相干应变测量技术的进一步应用奠定了基础。关键词：光学低相干，应变测量，测控系统，LabVIEW，信号处理I基于低相干法的光纤应变测量技术及其应用研究ABSTRACTAtpresent,thesafetyproblemsofbridges,dams,naturalgaspipelines,windfarmandotherlargei

4、nfrastructureareincreasingquickly,thereisagreatdemandforthetechnologyinthesafetymonitoringofthesefacilitiesstructure,whilethereal-timemonitoringoffacilitiesstrainisoneofitsgoals.Opticalmethodandopticalfibersensingtechnologyhavemanyadvantagessuchasstrongant

5、i-jamming,highmeasurementprecisionandeasytomultiplexingwhentheywereusedinstrainmeasurement,thispaperputsforwardlowcoherentstrainmeasurementmethodthroughtheanalysisofstrainmeasurementmethod,andlowcoherentmethodofopticalfiberstrainmeasurementtechnologywasana

6、lyzedintheoryaswell.Astrainmeasurementsystemof1550nmAmplifierSpontaneousEmission(ASE)wasdesignedbasedontheopticallow-coherenceinterferencetheory,whichcarriedonthedetaileddesignonopticalroad,thesignalinterferencemodulecollection,processingmodule,displaystor

7、ageandcontrolmodule,respectively.Insoftwaresection,withtheLabVIEWagoodhuman-machineinteractionpropertiesofPCsoftwareplatformwasdesignedaswell.Inordertorestraindispersionandfiltersignalnoiseinterference,themethodofsystemoptimizationhadbeenstudiedwhichwasals

8、oenhancedthemeasurement'sprecisionandstability.Themethodthatlowcoherentstrainmeasurementusedintensionaldeformationandtorsiondeformationcanalsobeappliedinthemonitoringofstructurestrain.Thesystemperformanceexpe