光纖傳感網

目錄

序言

前言

第1章 光纖傳感網概述 1

1.1 光纖傳感網與物聯網 1

1.1.1 物聯網 1

1.1.2 光纖傳感網基礎知識 4

1.1.3 光纖傳感網和光纖通信網 8

1.2 分立式光纖傳感網 11

1.2.1 基于法布里珀羅傳感單元的光纖傳感網 12

1.2.2 基于光纖光柵傳感單元的光纖傳感網 l4

1.3 分布式光纖傳感網 21

1.3.1 基于瑞利散射的分布式光纖傳感網 21

1.3.2 基于拉曼散射的分布式光纖傳感網 23

1.3.3 基于布里淵效應的分布式光纖傳感網 24

1.3.4 基于光頻域反射技術的分布式光纖傳感網 27

1.3.5 基于長距離干涉技術的分布式光纖傳感網 32

1.4 混合式光纖傳感網 34

1.4.1 基于FBG和光頻域反射技術的混合式光纖傳感網 34

1.4.2 基于FBG和保偏光纖的混合式光纖傳感網 39

1.5 光纖傳感網發(fā)展現狀及趨勢 44

1.5.1 光纖傳感網的發(fā)展現狀 44

1.5.2 光纖傳感網的應用領域 53

1.5.3 光纖傳感網的發(fā)展趨勢 56

第2章 光纖傳感網的組網及拓撲結構 58

2.1 光纖傳感網的組網方法 58

2.1.1 光纖傳感網組網時的簡單結構 58

2.1.2 光纖傳感網組網的復用技術 59

2.1.3 光纖傳感網組網時的其他技術 71

2.2 光纖傳感網的拓撲結構 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 可自愈光纖傳感網拓撲結構 88

2.3 光纖傳感網的網絡體系結構 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 光纖傳感網魯棒性評估 102

3.1 光纖傳感網的魯棒性評估模型 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α、閾值γ及傳感器數目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 光纖傳感網中傳感器的優(yōu)化布設 131

3.4.1 光纖傳感網中傳感器優(yōu)化布設理論研究 132

3.4.2 維光纖傳感網中傳感器優(yōu)化布設 141

3.4.3 二維光纖傳感網中傳感器優(yōu)化布設 146

第4章 光纖傳感網編碼和擴容 151

4.1 分立式光纖傳感網的復用 151

4.1.1 光纖光柵傳感網復用技術 151

4.1.2 光纖法布里珀羅傳感網復用技術 163

4.2 分布式光纖傳感網的編碼 172

4.2.1 分布式光纖傳感網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 混合式光纖傳感網的系統結構與擴容 183

4.3.1 混合式光纖傳感網的系統結構 183

4.3.2 混合式光纖傳感網的擴容 186

第5章 光纖傳感網的數據處理 188

5.1 光纖傳感網的信號去噪 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 光纖傳感網的數據特征提取 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 光纖傳感網的數據融合 209

5.3.1 多傳感器數據融合理論 209

5.3.2 多傳感器數據融合實例 219

5.4 光纖傳感網的智能信息處理 228

5.4.1 光纖傳感網數據庫 229

5.4.2 光纖傳感網的智能聯動系統 232

5.4.3 光纖傳感網遠程信息系統 233

第6章 光纖智能傳感網 241

6.1 具有自診斷功能的三角對稱式光纖傳感網 241

6.1.1 三角對稱式光纖傳感網的系統構成 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 依據概率分析優(yōu)化網絡的使用 250

6.1.5 自診斷理論依據的實驗驗證 257

6.2 多總線型光纖智能傳感網的自診斷及自愈研究 260

6.2.1 多總線型光纖傳感網的構建 260

6.2.2 智能控制系統對傳感器故障自診斷及白愈的實現 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)形光纖傳感網的實驗研究 280

6.3.1 多環(huán)形光纖傳感網的設計 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 光纖傳感網在工程實際中的應用 288

7.1 光纖傳感網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 光纖傳感網在航空領域的應用 290

7.1.3 光纖傳感網在航天領域的應用 292

7.2 光纖傳感網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 光纖拉曼傳感網在電力電子領域的應用 304

7.2.3 光纖傳感網在油罐群感溫火災探測系統中的應用 308

7.3 光纖傳感網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 光纖傳感網在土木領域的具體應用實例 318

7.4 光纖傳感網在安全監(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 324

7.4.3 基于邁克耳孫干涉原理的光纖傳感安防系統 327

7.4.4 基于光頻域反射技術的光纖傳感網監(jiān)測系統 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 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 334

參考文獻 337