面向物联网应用的光纤传感系统研究与设计

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自2005年被国际电联正式提出之后,再加上相关技术的日趋成熟,物联网逐渐成为研究的热点。一个典型的物联网系统由传感层、网络层和应用层三部分构成。现在的物联网系统的传感层大都采用电传感器节点,近年来,随着光信息技术的发展,光纤传感器逐渐走向市场。相比较传统的电传感器,光纤传感器由于存在着抗电磁干扰、抗噪声、无需供电和耐高温等优点,可以在断电、水底、矿井等恶劣的、不适于电传感工作的环境中使用。本文设计实现了单节点的面向物联网应用的光纤传感系统,用基于分布反馈式光纤激光器(DFB-FL)的光纤传感系统作为传感端,通过数据采集卡将采集到的携带外界环境变化特征的电信号传递进计算机中,经过虚拟仪器LabView在计算机中实现数字化的解调,并基于B/S架构进行了数据发布,使得用户随时随地都能通过在浏览器输入网址实现对传感端环境的监测。整个系统的最大特点是无需供电和用户可以随时随地进行监测。本文的主要工作和创新点如下:1.调研了物联网的基本概念和发展历史,对面向物联网应用的光纤传感平台的实现方法做了简单分析。2.研究了各种传感技术,分析了分布反馈式光纤激光器DFB-FL用作传感器的光学原理。3.调研分析了面向物联网应用的光纤传感系统的解调方法,重点分析了以DFB-FL为传感头的传感系统的几种波长解调技术,研究了基于非平衡M-Z光纤干涉仪的相位载波解调法的解调原理,并设计了用分布反馈式光纤激光器作为传感器的面向物联网应用的光纤传感平台的系统图,用虚拟仪器在计算机中对相位载波解调法作了数字化的实现,得到了解调结果,并将解调结果与待测信号比较,得到结论,该方案是可行的。4.调研了面向物联网应用的光纤传感系统的数据处理相关理论,包括数据存储和数据发布技术。5.设计实现了面向物联网应用的光纤传感系统的数据处理,包括数据存储的实现和数据发布,设计了两种数据发布的方法,并都给出了具体实现,做出了比较。
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