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本书围绕河北地质大学光电信息与地球探测技术省重点实验室光纤光栅团队近10年来在光纤传感、光纤光栅传感方面的产品研制及其产业化实践,以光纤光栅及其金属化工艺为核心,详细阐述光纤光栅的种类、制作方法、制作工艺, 光纤光栅金属化工艺,光纤光栅传感器种类、胶装与金属化封装技术、工艺及产品测试,光纤光栅传感网络。本书思路清晰,内容新颖、系统,注重理论与实践相结合,可作为光电信息工程专业的本科生和研究生教学参考用书,也可供从事光通信、光传感领域的科研和工程技术人员参考。
第1章绪论
1.1为什么要写此书
1.2光纤光栅为什么能发展如此迅速
1.3光纤光栅为什么要金属化
1.4如何将光纤光栅封装成传感器
1.5如何构建一个光纤光栅传感网络
第2章光纤光栅及传感特性
2.1光纤光栅分类
2.1.1均匀光纤光栅
2.1.2非均匀光纤光栅
2.2光纤光栅制作方法
2.2.1内部写入法
2.2.2干涉法
2.2.3逐点写入法
2.2.4相位模板法
2.3光纤光栅传感特性
2.3.1光波导理论和耦合模理论
2.3.2光纤布拉格光栅耦合模理论
2.3.3其他光纤光栅耦合模分析
2.3.4光纤光栅传感调制
第3章光纤光栅制作工艺
3.1光纤预处理
3.1.1光纤光敏性机理
3.1.2影响光敏性的因素和提高光敏性的方法
3.1.3载氢理论和工艺
3.2相位掩模制作工艺
3.3退火工艺实验
3.4光纤光栅切趾技术
3.4.1切趾光纤光栅的响应特性
3.4.2切趾光纤光栅的制作方法
3.5高温光纤光栅制作
3.5.1高温光纤光栅分类
3.5.2高温光纤光栅制作
第4章金属化光纤光栅
4.1金属化光纤光栅
4.2光纤光栅表面预处理
4.2.1去保护层
4.2.2除油
4.2.3粗化
4.2.4粗化后热处理
4.2.5敏化和活化
4.2.6解胶
4.3光纤光栅金属化工艺
4.3.1镀镍层的性质分析
4.3.2各组分的作用及选择
4.3.3金属化方法和步骤
4.3.4光纤光栅电镀工艺
4.3.5镀层性能评价方法
4.4金属镀层的表观形貌与性能测试
4.4.1金属镀层的表观形貌
4.4.2金属化光纤光栅性能测试
第5章光纤光栅传感器封装
5.1光纤光栅传感器设计
5.1.1光纤光栅传感器设计原则及要求
5.1.2FBG传感器设计要素
5.2光纤光栅温度传感器
5.2.1基片式封装
5.2.2金属管式封装
5.2.3聚合物封装
5.3光纤光栅应变传感器
5.3.1基片式封装
5.3.2金属管式封装
5.3.3高分子材料封装
5.3.4矿山围岩用的光纤光栅应变传感器
5.4光纤光栅压力传感器
5.4.1锚杆应力监测传感器
5.4.2光纤光栅渗压传感器
5.5光纤光栅位移传感器
5.6光纤光栅电流传感器
5.6.1超磁致伸缩材料特性
5.6.2电流传感原理
5.6.3光纤光栅电流传感器
5.7光纤光栅传感器胶装工艺
5.7.1制备工艺
5.7.2光纤光栅粘贴固化工艺
5.7.3组件封装工艺
5.7.4后期处理和检测工艺
5.8光纤光栅传感器金属化封装工艺
5.8.1镍管—镀金光纤焊接的焊料选择
5.8.2镍管—基底的激光焊接
5.9光纤光栅传感器性能测试
5.9.1测试设备
5.9.2温度传感器性能测试
5.9.3应变传感器性能测试
5.9.4胶装与金属化封装的性能对比
第6章光纤光栅传感网络
6.1光纤布拉格光栅解调方法
6.1.1边缘滤波器检测法
6.1.2可调谐滤波器检测法
6.1.3干涉仪检测法
6.1.4CCD探测法
6.1.5波长扫描法
6.2光纤光栅传感复用技术
6.2.1波分复用
6.2.2时分复用
6.2.3空分复用
6.2.4混合复用技术
6.2.5光频域反射复用(OFDR)技术
6.3光纤光栅解调仪的设计
6.4光纤光栅传感网络构建
6.5光纤光栅传感技术的应用
6.5.1在电力行业的应用
6.5.2在石油行业的应用
6.5.3在化工行业的应用
6.5.4在煤炭行业的应用
6.5.5在桥梁隧道中的应用
6.5.6在医疗行业的应用
6.5.7在周界入侵防范的应用
参考文献 2100433B
光纤光栅受外界温度、应力影响,中心波长会产生漂移,测试漂移量,根据定标情况就可得到温度或者应力大小。 温度变化的时候会改变光在物质中的传播速度,也就是说,当温度变化的时候光路中的折射率会发生变化,这个...
光栅是指用特殊加工手段(如激光雕刻)对光纤进行加工后使其只能反射一段特定波长(如1392nm)的光纤,其它波长的光任然可以通过。作用主要应用在光栅传感器上,原理是:当光纤光栅周围的环境(如温度、应力)...
TGW光纤光栅感温火灾探测系统产品简介目前国内外应用的光纤光栅传感技术由于受到光源带宽限制,一根光纤上光栅复用数量极为有限(不超过30个),无法满足火灾探测所需测点需求。理工光科发明的编码光纤光栅、全...
光纤光栅传感技术及其应用研究
随着科学技术的发展,传感技术也是得到质的飞跃,光纤光栅传感技术与传统传感技术相比有着很多优势,因此在很多行业中得到了应用。文章就对光纤光栅传感技术做一个简单地分析,同时介绍了其在一些领域的具体应用。
光纤传感、光纤光栅、光纤光栅传感
光纤传感、光纤光栅、光纤光栅传感 光纤传感技术 由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质,而且光波在光纤 中的传播时表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)因外界因素 (如温度、压力、磁场、电场、位移等)的作用而间接或直接地发生变化,从 而可将光纤用作传感器元件来探测各种待测量(物理量、化学量和生物量), 这就是光纤传感器的基本原理。 光纤传感技术的分类 光纤传感器可以分为传 感型(本征型)和传光型(非本征型)两大类。利用外界因素改变光纤中光的 特征参量,从而对外界因素进行计量和数据传输的,称为传感型光纤传感器, 它具有传感合一的特点,信息的获取和传输都在光纤之中。传光型光纤传感器 是指利用其它敏感元件测得的特征量,由光纤进行数据传输,它的特点是充分 利用现有的传感器,便于推广应用。这两类光纤传感器都可再分成光强调制、 相位调制、偏振态调制和波长调制等几种形式。 光纤传感器的特点 1、
最后介绍了光纤光栅的制作方法,附录中详细给出了单轴晶体光纤的本征方程和场方程。
《光纤光栅理论基础与传感技术》侧重于从理论方面详细分析光纤光栅的各种特性,可供从事光纤光栅、光通信、传感应用专业的科研人员参考阅读。
《光纤光栅理论基础与传感技术》系统地介绍了光纤光栅的发展、基本理论、特性和应用。从内容上分为光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅两部分。前者主要包括光纤布拉格光栅的发展、耦合模方程、谱宽度、传输矩阵、多层模方法等,以及相移、啁啾、取样光纤布拉格光栅的特性和应用、光栅的级联、法布里-珀罗光纤光栅滤波器等,同时还介绍了群速度、群时延、色散等概念,并给出了分析非均匀光纤布拉格光栅的Riccati方程,介绍了光纤布拉格光栅的轴向应变、温度传感特性、波长解调方法及应用等。后者详细介绍了耦合模方程、谱特性、传输矩阵等,以及相移、级联长周期光纤光栅,分析了长周期光纤光栅对轴向应变、温度、折射率、扭转、弯曲等外界微扰的敏感特性,以及金属包层长周期光纤光栅的特性。
前言
常数表
第1章 绪论
第2章 光纤光栅基础
第3章 耦合模理论与光纤布拉格光栅
第4章 相移、切趾和啁啾光纤布拉格光栅
第5章 取样光纤布拉格光栅及光纤光栅的多层模法分析
第6章 光纤布拉格光栅传感器及其应用
第7章 长周期光纤光栅的基本特性
第8章 长周期光纤光栅的耦合常数
第9章 长周期光纤光栅传感特性
第10章 金属包层长周期光纤光栅
第11章 光纤光栅的制作
参考文献
附录
……
本书系统介绍了光纤光栅的基本原理、理论及应用。全书分为11章,主要内容包括概论、光纤光敏性、光纤光栅写入方法、光纤布拉格光栅理论、光纤布拉格光栅的特性等。