《光纖傳感網(wǎng)》旨在對光纖傳感網(wǎng)進行全景式的深入介紹和探索,不僅介紹了光纖傳感網(wǎng)的基礎理論知識,而且對光纖傳感網(wǎng)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢進行了綜述和預測?!豆饫w傳感網(wǎng)》系統(tǒng)介紹了光纖傳感網(wǎng)的基本概念、組網(wǎng)方法、拓撲結構、魯棒性評估模型、編碼擴容、數(shù)據(jù)特征提取和智能傳感網(wǎng),并著重介紹了光纖傳感網(wǎng)的應用。
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 基于布里淵效應的分布式光纖傳感網(wǎng) 24
1.3.4 基于光頻域反射技術的分布式光纖傳感網(wǎng) 27
1.3.5 基于長距離干涉技術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)的應用領域 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)及拓撲結構 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)時的簡單結構 58
2.1.2 光纖傳感網(wǎng)組網(wǎng)的復用技術 59
2.1.3 光纖傳感網(wǎng)組網(wǎng)時的其他技術 71
2.2 光纖傳感網(wǎng)的拓撲結構 74
2.2.1 星形拓撲結構 74
2.2.2 環(huán)形拓撲結構 76
2.2.3 總線型拓撲結構 79
2.2.4 三角形拓撲結構 81
2.2.5 混合型拓撲結構 85
2.2.6 可自愈光纖傳感網(wǎng)拓撲結構 88
2.3 光纖傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡體系結構 93
2.3.1 物理體系結構 93
2.3.2 軟件體系結構 94
2.3.3 通信體系結構 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 支持向量機學習方法 103
3.1.2 光纖傳感網(wǎng)魯棒性評估模型建立 105
3.1.3 基本拓撲結構的光纖傳感網(wǎng)魯棒性表達式 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用 117
3.3.1 蒙特卡羅方法的誤差分析 117
3.3.2 基本拓撲結構的魯棒性計算 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 131
3.4.1 光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設理論研究 132
3.4.2 維光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設 141
3.4.3 二維光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設 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)的復用 151
4.1.1 光纖光柵傳感網(wǎng)復用技術 151
4.1.2 光纖法布里珀羅傳感網(wǎng)復用技術 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 173
4.2.3 光頻域反射編碼技術 175
4.3 混合式光纖傳感網(wǎng)的系統(tǒng)結構與擴容 183
4.3.1 混合式光纖傳感網(wǎng)的系統(tǒng)結構 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 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)構成 241
6.1.2 自診斷的理論基礎 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)點的硬件設計 269
6.2.4 上下位機的軟件設計 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)的設計 281
6.3.2 混合式光纖傳感器的結構設計 284
6.3.3 控制系統(tǒng)軟硬件設計 284
6.3.4 多參量傳感實驗結果分析 285
第7章 光纖傳感網(wǎng)在工程實際中的應用 288
7.1 光纖傳感網(wǎng)在航空航天領域的應用 288
7.1.1 光纖傳感器在航空航天領域的應用 289
7.1.2 光纖傳感網(wǎng)在航空領域的應用 290
7.1.3 光纖傳感網(wǎng)在航天領域的應用 292
7.2 光纖傳感網(wǎng)在電力電子領域的應用 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)在電力電子領域的應用 304
7.2.3 光纖傳感網(wǎng)在油罐群感溫火災探測系統(tǒng)中的應用 308
7.3 光纖傳感網(wǎng)在土木工程中的應用 311
7.3.1 光纖傳感技術在土木工程領域面臨的問題 313
7.3.2 光纖傳感技術在土木工程中的應用 316
7.3.3 光纖傳感網(wǎng)在土木領域的具體應用實例 318
7.4 光纖傳感網(wǎng)在安全監(jiān)測領域的應用 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的混合式光纖傳感安防系統(tǒng) 334 2100433B
光纖放大器相當于你喊話時舉著的喇叭,傳感器相當于你的鼻子,耳朵,眼睛,皮膚。。。你如果問的再具體點我可以再回答清楚點
這個概念我覺得看怎么理解了,這些傳感器應該統(tǒng)屬于光學傳感器,你所說的三個概念相互之間都有交叉,光柵傳感器里面包括,光纖光柵,透射體光柵等,也就是既有光纖的也有光電的,光纖傳感器又分為功能型和非功能型,...
《大設計》無所不在。在會議室和戰(zhàn)場上;在工廠車間中也在超市貨架上;在自家的汽車和廚房中;在廣告牌和食品包裝上;甚至還出現(xiàn)在電影道具和電腦圖標中。然而,設計卻并非只是我們?nèi)粘I瞽h(huán)境中的一種常見現(xiàn)象,它...
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技 術 創(chuàng) 新 中文核 心 期刊 《微計 算機 信 息》(測 控自 動 化)2006年 第 22卷 第 4-1期 360元 /年 郵局訂閱號 :82-946 《現(xiàn)場總線技術應用 200例》 傳 感 器 與 儀 器 儀 表 光纖 Bragg光柵傳感網(wǎng)絡實時監(jiān)測與應變分析 Real-timeMonitoringSystemofFiberB aggGratingSensingNetsandAnalyzingofVaria- tionofStrain (1.昆明理工大學 ;2.云南航天質(zhì)量無損檢測站 )劉建平 1 趙永貴 2 孫宇 2 邱海濤 1 龍昊波 1 李川 1 Liu,JianpingZhao,YongguiSun,YuQiu,HaitaoLong,HaoboLi,Chuan 摘要 :作為 一種 絕對式 傳感 器,波長調(diào) 制式 光纖 Bragg光柵 傳感器 對應 變的響 應為 0.9pm/
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評分: 4.7
窄線寬多波長光纖光源是光纖傳感系統(tǒng)中的重要光源,可同時為多路復用技術中的傳感器陣列提供所需的多個工作波長.為此對多波長光纖光源的穩(wěn)態(tài)輸出進行了數(shù)值模擬,理論分析了未泵浦摻鉺光纖長度對輸出線寬的窄化作用.同時實驗構建了一種帶有單程反饋和線寬窄化機制的多波長光纖光源,測量分析了這2種機制以及激光腔輸出耦合比對多波長輸出結果的影響.實驗實現(xiàn)功率譜不平坦度<±3,dB時,多波長個數(shù)可達27個,3,dB線寬約0.06,nm,波長在50,GHz范圍內(nèi)整體連續(xù)可調(diào).
分布式光纖傳感單元主要有三大類:基于光纖背向散射的光時域反射儀(optical time domain reflectometer,OTDR)技術的分布式光纖傳感單元、基于光頻域反射儀(optical frequency domain reflectometer,OFDR)技術的分布式光纖傳感單元,以及基于長距離干涉技術的分布式光纖傳感單元。
光時域反射分布式傳感單元利用光脈沖進行光纖傳感單元的探測,光脈沖通過光纖時產(chǎn)生的背向散射光包括與激勵光波長相同的瑞利散射,以及與激勵波長不同的非彈性散射——拉曼散射和布里淵散射,這些散射信號攜帶光纖各個位置的傳感信息,通過分析信號特性(光強、偏振態(tài)、頻率等)的變化來確定待測參量大小,空間位置根據(jù)回波時間確定,空間分辨率由脈沖寬度決定,由此可獲得待測參量的空間分布。
目前已有多種基于OTDR的分布式光纖傳感單元見諸報道,包括基于OTDR的微彎傳感單元基于自發(fā)拉曼散射的光時域反射儀(Raman optical time domain reflectometer,ROTDR)的傳感單元、基于自發(fā)布里淵散射的光時域反射儀(Brillouin optical time domain reflectometer,BOTDR)的傳感單元、基于瑞利散射的偏振光時域反射儀(polarizationsensitive optical time domain reflectometer,P-OTDR)的傳感單元、基于相位敏感的光時域反射儀(phase-sensitive optical time domain reflectometer,phase-OTDR或Ф-OTDR)的傳感單元、基于受激拉曼效應的傳感單元、基于受激布里淵效應的傳感單元等。
基于干涉技術的長距離分布式光纖傳感網(wǎng)主要應用于周界安全、石油管道盜挖監(jiān)測等分布式振動和擾動傳感,大多采用馬赫-曾德爾型、薩奈克型、邁克耳孫型干涉結構及在基礎上的光纖光路結構混合或變形,薩奈克/馬赫-曾德爾、薩奈克/邁克耳孫、薩奈克/薩奈克以及差分環(huán)/環(huán)等雙干涉儀結構,其原理均是通過測量相向傳播的光干涉信號的時延、干涉信號頻率和強度特征,分析得到待測量的大小和發(fā)生位置,實現(xiàn)分布式測量。
新型光纖光柵自愈傳感網(wǎng)結構示意圖
OFDR是分布式光纖傳感技術的一種新興技術,其采用光外差干涉技術,利用線性調(diào)諧光源,參考光與傳感光纖中瑞利散射光相干形成拍頻,其中傳感光纖中不同測試距離對應不同拍頻。傳統(tǒng)的OFDR技術主要應用在短距離光鏈路和光器件中實現(xiàn)高精度和高空間分辨率監(jiān)測。
菲尼特自2000年成立開始一直秉承做良心產(chǎn)品換用戶信任為宗旨,所有光纖產(chǎn)品從選料、采購到原材料進廠的全面檢驗,以確保所有材料符合安全標準,實現(xiàn)持續(xù)綠色生產(chǎn),完善全國多倉庫系統(tǒng)的建立和關鍵發(fā)達地區(qū)的庫存,為客戶提供更快速的運輸服務,至今已經(jīng)得到了無數(shù)用戶的信賴。
第1章 無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷程
1.1 無線傳感網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)的位置
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)
1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)體系
1.2 無線傳感網(wǎng)簡史
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 無線傳感網(wǎng)體系和結構
1.3.1 傳感器節(jié)點
1.3.2 傳感器網(wǎng)絡
1.4 無線傳感網(wǎng)應用領域
1.4.1 軍事領域
1.4.2 環(huán)境監(jiān)測
1.4.3 建筑監(jiān)測
1.4.4 醫(yī)療衛(wèi)生
1.4.5 智能交通
1.4.6 農(nóng)業(yè)領域
1.4.7 工業(yè)領域
1.5 無線傳感網(wǎng)面臨的技術挑戰(zhàn)
1.5.1 通信距離
1.5.2 能源消耗
1.5.3 可靠通信
1.5.4 網(wǎng)絡安全
1.6 無線傳感網(wǎng)的未來
第2章 現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)開發(fā)環(huán)境
2.1 無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)構架
2.2 現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)平臺
2.2.1 無線傳感網(wǎng)平臺仿真器
2.2.2 無線傳感網(wǎng)平臺網(wǎng)關
2.2.3 無線傳感網(wǎng)平臺網(wǎng)絡節(jié)點
2.2.4 無線節(jié)點模塊
2.3 現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)主芯片
2.3.1 ARM內(nèi)核MC13224
2.3.2 C51內(nèi)核CC2530
2.4 無線傳感網(wǎng)可視化監(jiān)控軟件
2.5 軟件開發(fā)編譯仿真環(huán)境
2.5.1 WSN軟件開發(fā)環(huán)境
2.5.2 WSN仿真驅動
2.6 現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)絡平臺使用
2.6.1 軟件集成開發(fā)環(huán)境配置
2.6.2 平臺仿真調(diào)試
第3章 現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)技術
3.1 典型無線傳感器節(jié)點結構和原理
3.1.1 核心微控制器
3.1.2 無線收發(fā)器
3.1.3 無線單片機
3.1.4 傳感器和執(zhí)行部件
3.1.5 通信頻率范圍和天線
3.1.6 典型無線傳感器節(jié)點設計
3.2 無線傳感器節(jié)點間通信基本技術
3.2.1 數(shù)據(jù)包
3.2.2 傳輸方式選擇
3.2.3 數(shù)據(jù)正確性校驗
3.2.4 數(shù)據(jù)加密
3.2.5 典型兩點間無線通信的實現(xiàn)
3.3 無線傳感網(wǎng)需要的基本技術
3.3.1 基本抗沖突技術
3.3.2 基本抗干擾技術
3.3.3 一個簡單星狀網(wǎng)絡實現(xiàn)簡單數(shù)據(jù)通信
3.4 主要無線傳感網(wǎng)技術和國際標準
3.4.1 IEEE802.1 5.4 /ZigBee元線網(wǎng)絡技術
3.4.2 IEEE802.ll/Wi-Fi無線網(wǎng)絡技術
3.4.3 IEEE802.1 5.1 1藍牙無線網(wǎng)絡技術
3.4.4 超寬頻技術(UWB)
3.4.5 近距離無線傳輸(NFC)
3.5 無線傳感網(wǎng)高級關鍵技術-MAC協(xié)議
3.5.1 MAC協(xié)議原理
3.5.2 MAC硬件支持和物理(PHY)層
……
第4章 現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)統(tǒng)計實例
參考文獻
無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷程、現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)開發(fā)環(huán)境、現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)技術、現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)設計實例等。全書從無線傳感網(wǎng)歷史講起,比較詳細地描述了無線傳感器網(wǎng)絡涉及的關鍵技術和基本理論,結合相關實驗和關鍵源代碼,舉例說明了具體設計傳感器網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的方法,使理論與具體的實踐相結合?!冬F(xiàn)代無線傳感網(wǎng)概論》可作為高等學校或職業(yè)技術學院物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡專業(yè)概論課程的教學用書,也可供具有一定單片機和嵌入式基礎的電子工程師和無線傳感器網(wǎng)絡從業(yè)人員參考。