光纤光栅传感技术与应用

本书特色

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随着传感技术的不断发展,光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)在传感领域吸引了广泛的注意。FBG传感器具有体积小、重量轻、抗腐蚀性强以及抗电磁干扰等特性,已经被广泛的应用于各种传感领域。近年来,国内高校以及各大公司在光纤传感方面的研究蒸蒸日上,但是在传感领域能参考的书籍寥寥无几,为此,我们根据这几年从事FBG传感领域研究的相关经验,编写了该书籍,为该领域的研究者提供指导。全书共9章,第1章介绍光纤光栅发展与分类;第2章分析了光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅的传感特性;第3章主要介绍了针对光纤光栅反射光谱的降噪方法,包括小波阈值去噪算法以及经验模态分解;第4章介绍光纤光栅传感信号的修补方法;第5章介绍FBG传感信号的峰值解调方法;第6~9章主要介绍FBG传感器的实际应用,其中第6章介绍光纤光栅在温度和浓度双参量实时解调中的应用;第7章介绍光纤光栅在输油管道泄漏检测中的应用;第8章介绍光纤光栅在航天飞行器结构健康检测中的应用;第9章介绍光纤光栅在周界入侵检测中的应用。本书内容丰富,涵盖了FBG传感器的基本传感原理,FBG传感器在实际应用中的理论分析,以及FBG在各种领域中的具体应用。本书结构清晰,叙述深入浅出,便于自学。

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内容简介

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随着传感技术的不断发展,光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)在传感领域吸引了广泛的注意。FBG传感器具有体积小、重量轻、抗腐蚀性强以及抗电磁干扰等特性,已经被广泛的应用于各种传感领域。近年来,靠前高校以及各大公司在光纤传感方面的研究蒸蒸日上,但是在传感领域能参考的书籍寥寥无几,为此,我们根据这几年从事FBG传感领域研究的相关经验,编写了该书籍,为该领域的研究者提供指导。全书共9章,章介绍光纤光栅发展与分类;第2章分析了光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅的传感特性;第3章主要介绍了针对光纤光栅反射光谱的降噪方法,包括小波阈值去噪算法以及经验模态分解;第4章介绍光纤光栅传感信号的修补方法;第5章介绍FBG传感信号的峰值解调方法;第6~9章主要介绍FBG传感器的实际应用,其中第6章介绍光纤光栅在温度和浓度双参量实时解调中的应用;第7章介绍光纤光栅在输油管道泄漏检测中的应用;第8章介绍光纤光栅在航天飞行器结构健康检测中的应用;第9章介绍光纤光栅在周界入侵检测中的应用。本书内容丰富,涵盖了FBG传感器的基本传感原理,FBG传感器在实际应用中的理论分析,以及FBG在各种领域中的具体应用。本书结构清晰,叙述深入浅出,便于自学。

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目录

目录第1章 绪论 11.1 概述 11.2 光纤光栅技术的发展与分类 21.2.1 光纤光栅的发展 21.2.2 光纤光栅的分类 41.3 光纤光栅传感器的研究与应用 5参考文献 5第2章 光纤光栅传感特性 72.1 引言 72.2 FBG传感特性 82.2.1 应变传感特性 82.2.2 温度传感特性 92.2.3 光谱特性 102.3 LPG传感特性 112.3.1 温度传感特性 122.3.2 折射率特性 14参考文献 15第3章 光纤光栅传感信号去噪 173.1 引言 173.2 基于小波变换的FBG传感信号去噪原理 183.2.1 小波变换 183.2.2 小波去噪原理 203.2.3 改进小波阈值去噪原理 243.2.4 实验结果与分析 293.3 基于经验模态分解的FBG传感信号去噪原理 333.3.1 经验模态分解 333.3.2 经验模态分解去噪原理 343.3.3 改进的经验模态分解去噪原理 353.4 基于EMD与互信息的FBG信号去噪 363.4.1 基于模态消除法排除虚假分量 363.4.2 互信息法确定高低频分离点 383.4.3 实验与结果分析 39参考文献 43第4章 光纤光栅传感信号的修补原理 464.1 引言 464.2 基于压缩感知的光纤光栅信号修补原理 474.2.1 压缩感知基本理论 474.2.2 改进压缩感知修补FBG缺损信号 504.3 基于字典学习的FBG缺损信号修补原理 584.3.1 基于学习方法的分析 594.3.2 基于AK-SVD算法的字典获取方法 594.3.3 基于字典学习的FBG缺损信号修补原理 60参考文献 61第5章 光纤光栅传感信号峰值解调原理 635.1 引言 635.2 三点寻峰算法 645.2.1 算法原理 645.2.2 三要素选取策略 665.2.3 实验结果与分析 735.3 指数修正高斯拟合寻峰算法 755.3.1 算法原理 755.3.2 指数修正高斯拟合寻峰算法实现 785.3.3 实验结果与分析 815.4 多峰光谱自适应寻峰算法 845.4.1 峰值点初定位 845.4.2 自适应多峰值区域分割 865.4.3 基于广义高斯模型的峰值精确定位 885.4.4 实验结果与分析 91参考文献 94第6章 光纤光栅在温度和浓度双参量实时解调中的应用 966.1 引言 966.2 实验平台搭建 976.2.1 双参量测量实验模型 976.2.2 实验系统硬件组成 986.3 温度和浓度双参量实时解调 1006.3.1 FBG传感信号的温度灵敏度 1006.3.2 LPG传感信号的温度灵敏度 1026.3.3 LPG传感信号的折射率灵敏度 1036.3.4 双参量实时解调结果 104参考文献 107第7章 光纤光栅在海洋平台冲击及管道泄漏定位中的应用 1087.1 引言 1087.2 FBG传感网络海洋平台冲击识别与定位 1097.2.1 分布式传感系统的设计与构建 1097.2.2 基于SVM的冲击力大小识别 1117.2.3 海洋平台冲击点的精确定位 1137.3 FBG传感网络输油管道泄漏检测与定位 1157.3.1 FBG传感探头设计 1167.3.2 泄漏检测系统的构建 1197.3.3 泄漏点的检测及定位 1217.4 实验结果与分析 1227.4.1 训练集的构建 1227.4.2 冲击力大小的识别 1237.4.3 冲击点的精确定位 1247.4.4 定位方法对比 125参考文献 127第8章 光纤光栅在航天飞行器结构健康检测中的应用 1298.1 引言 1298.2 FBG传感平台的设计与构建 1298.3 基于FBG直角应变花的飞行器结构冲击检测 1318.3.1 结构冲击精确定位 1318.3.2 结构冲击力精确识别 1328.4 FBG应变花应变解耦与横向效应补偿 1338.4.1 应变解耦模型 1338.4.2 FBG横向效应补偿 1348.5 冲击定位实验验证 1368.5.1 实验系统的构建 1368.5.2 结构冲击实验验证与结果分析 137参考文献 140第9章 光纤光栅在周界安防中的应用 1429.1 引言 1429.2 基于EMD的入侵行为识别算法 1439.2.1 传感信号获取 1439.2.2 入侵发生时间确定 1439.2.3 改进EMD算法对信号进行分解 1449.2.4 特征提取以及分类 1489.3 基于FBG传感器的入侵定位算法 1499.3.1 基于简支梁理论的初定位 1499.3.2 基于改进PSO算法的入侵定位优化方案 1529.4 入侵行为识别实验 1549.4.1 入侵分类实验平台搭建 1549.4.2 入侵分类实验原理 1559.4.3 入侵信号提取及处理 1559.4.4 特征提取及分类结果分析 1599.5 入侵定位实验 1619.5.1 FBG传感器数量确定 1619.5.2 实验原理 1629.5.3 实验系统搭建 1639.5.4 实验结果与分析 164参考文献 169第10章 光纤光栅在大容量传感网中的应用 17110.1 引言 17110.2 FBG传感网的复用技术 17210.2.1 波分复用技术 17210.2.2 时分复用技术 17310.2.3 空分复用技术 17410.2.4 光谱形状复用技术 17510.3 大容量FBG传感光谱的压缩与重构 17610.3.1 FBG光谱压缩与重构算法 17610.3.2 实验结果与分析 18010.4 大容量FBG传感网的寻址定位 18710.4.1 FBG传感网模型及问题描述 18710.4.2 FBG传感网寻址定位算法 19010.4.3 实验结果与分析 19510.5 大容量FBG重叠光谱的精确解调 20310.5.1 FBG传感网的设计与构建 20310.5.2 FBG重叠光谱解调算法 20410.5.3 实验系统搭建 20910.5.4 实验结果与分析 210参考文献 214附录 217

封面

光纤光栅传感技术与应用

书名:光纤光栅传感技术与应用

作者:陈勇

页数:232

定价:¥98.0

出版社:科学出版社

出版日期:2018-11-01

ISBN:9787030591111

PDF电子书大小:32MB

百度云下载:http://www.chendianrong.com/703059111.html

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