【摘 要】
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当今社会,光纤技术已经应用在人们生活中的各个方面。光纤布拉格光栅传感器（Fiber Bragg Grating,FBG）具有体积小、响应速度快、抗电磁场强、易组网复用等优势,在土木建造、工业工程、航空航天等领域都得到了广泛的应用。本课题面对大型工程的需求,对大容量光纤光栅传感系统解调及定位方法进行了研究。本文对光纤光栅传感基础理论、传感特性和复用技术进行介绍,通过以上三个方面作为理论基础,对当前光
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当今社会,光纤技术已经应用在人们生活中的各个方面。光纤布拉格光栅传感器（Fiber Bragg Grating,FBG）具有体积小、响应速度快、抗电磁场强、易组网复用等优势,在土木建造、工业工程、航空航天等领域都得到了广泛的应用。本课题面对大型工程的需求,对大容量光纤光栅传感系统解调及定位方法进行了研究。本文对光纤光栅传感基础理论、传感特性和复用技术进行介绍,通过以上三个方面作为理论基础,对当前光纤传感经典解调技术进行了对比与分析。根据实际工程需求及光纤光栅传感特性,确定了一种相移脉冲的解调方案。本文研究的主要内容包括:（1）针对大容量FBG传感系统串扰严重问题,通过对外部噪声和内部串扰两个方面展开研究:首先提出了一种改进模态分解结合阈值的信号去噪方法抑制外部噪声;其次采用一种基于逐层补偿的时分复用技术抑制内部串扰。分析结果表明以上两种方法可以减少外界因素对光谱的影响,提高光谱解调的精确度。（2）针对传统高斯拟合算法受光谱类型影响严重的缺陷,光谱的波长定位采用一种希尔伯特变换结合高斯拟合的寻峰算法,该方法在处理不对称光谱和多峰光谱都能够保证良好的测量精度。FBG寻址技术是一种基于时延的空间定位方法,能够在1s内扫描数千个光纤光栅传感器。（3）设计并搭建了光纤传感解调系统的实验平台,针对实际工程对定位监测的需求,以光纤传感、信号解调、数据处理三个核心部分为基础,在不同冲击板材质和不同冲击荷载的初始条件下做了4组定位监测实验。实验结果表明,理想情况下系统平均定位误差在3cm以内,达到了预期效果。
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