荧光光纤温度测量技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

贾丹平，伞宏力，赵立民 著

图书标签:

• 荧光光纤传感器
• 温度测量
• 光纤技术
• 光学传感器
• 分布式温度测量
• 生物医学工程
• 工业应用
• 环境监测
• 材料科学
• 传感技术

店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030448156

商品编码：29773911591

包装：平装

出版时间：2016-04-01

基本信息

书名：荧光光纤温度测量技术及应用

定价：66.0元

作者：贾丹平,伞宏力,赵立民

出版社：科学出版社有限责任公司

出版日期：2016-04-01

ISBN：9787030448156

字数：200000

页码：

版次：31

装帧：平装

开本：B5

商品重量：0.4kg

编辑推荐

---

导语_点评_推荐词

内容提要

---

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

序言

光纤传感技术：解锁物理世界的全新感知维度 在现代科技飞速发展的浪潮中，对物理世界进行精准、实时、远程的监测与感知，已成为推动各行各业进步的关键要素。而光纤传感技术，正是这样一种以光为载体，以光纤为媒介，将物理量的变化转化为光信号的变化，从而实现高精度测量的颠覆性技术。它不仅在传统领域大放异彩，更在航空航天、能源电力、桥梁结构健康监测、医疗诊断乃至环境监测等新兴领域展现出巨大的应用潜力。 一、 光纤传感的基石：光纤通信原理的延伸与创新 光纤传感技术的核心，离不开对光纤通信原理的深刻理解与巧妙运用。通信光纤以其极低的损耗和极宽的带宽，实现了信息的高速远距离传输。而传感光纤则在此基础上，巧妙地引入了对外界环境变化的敏感性。当光信号在光纤中传播时，如果遇到温度、压力、应变、振动、化学物质等环境因素的变化，光纤本身的物理特性（如折射率、长度、散射特性等）会发生相应的改变。这些改变会直接影响到传输的光信号的各项参数，例如光的强度、相位、频率、偏振态等。通过对这些光信号参数进行精确的监测和解调，我们就可以反推出引起这些变化的物理量的大小。 这种“用光来感知”的模式，赋予了光纤传感器一系列无可比拟的优势。首先，光纤对电磁干扰具有天然的免疫力，这使得它在强电磁环境下也能稳定可靠地工作，而传统的电子传感器则往往受制于此。其次，光纤传感器具有体积小、重量轻、易于敷设的特点，尤其是在狭窄空间或复杂结构中，其安装和维护更为简便。再者，光纤本身是非导电的绝缘体，在易燃易爆或腐蚀性环境中，使用光纤传感器可以极大地提高安全性。此外，光纤传感器还可以实现分布式测量，一条光纤可以布设成一张“神经网络”，一次性监测整条线路上的多个监测点，极大地提高了监测效率和覆盖范围。 二、 光纤传感技术的关键：多样化的传感机理与解调方式 为了实现对不同物理量的精确测量，光纤传感技术发展出了多种多样的传感机理和解调技术。这些技术各有侧重，适用于不同的应用场景。 强度型光纤传感器： 这是最简单的一种传感方式。当环境变化引起光纤的损耗改变时，输出光强的变化就代表了物理量的变化。例如，一些基于光纤光栅的传感器，通过改变光栅的耦合强度或损耗来响应应变或温度。其优点是结构简单，成本较低，但精度和抗干扰能力相对较弱。 相位型光纤传感器： 这类传感器利用环境变化引起光信号相位的改变来推断物理量。其中，最典型的是干涉型光纤传感器，如马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和萨格尼克干涉仪（Sagnac）。当传感光纤受到外界影响时，其长度或折射率会发生变化，导致光信号的相位发生偏移。通过测量这种相位偏移，可以高精度地测量应变、压力、声波等。干涉型传感器通常具有很高的灵敏度。 频率型/波长型光纤传感器： 这类传感器将物理量的变化转化为光信号频率或波长的变化。最著名的例子是基于光纤布拉格光栅（FBG）的传感器。FBG是一种在光纤特定位置形成的周期性结构，它只允许特定波长的光反射。当FBG受到应变或温度的影响时，其周期发生改变，导致反射光的波长发生漂移。通过监测这种波长漂移，就可以精确测量应变或温度。FBG传感器具有易于多路复用（一条光纤上可以集成多个不同中心波长的FBG，实现多点测量）的优点。 偏振型光纤传感器： 这类传感器利用环境变化影响光信号的偏振态来测量物理量。例如，在某些材料制成的光纤中，应力会引起双折射效应，导致光的偏振态发生旋转。通过监测偏振态的变化，可以测量应力或磁场。 分布式光纤传感技术： 这是光纤传感领域的一项革命性进展。它利用光信号在光纤中传输时产生的瑞利散射、布里渊散射或拉曼散射等现象，将整根光纤变成了一个连续的传感器。通过分析回波信号的散射特性（如散射光的强度、频率、时间延迟等），就可以实现对光纤沿线任意点上的温度、应变甚至振动进行连续的监测。分布式传感技术极大地扩展了光纤传感的应用范围，尤其适用于大范围、长距离的监测需求，如油气管道、输电线路、桥梁、大坝等的安全监测。 三、 光纤传感技术的蓬勃发展及其广泛应用 正是因为其独特的优势和不断创新的传感机理，光纤传感技术已经渗透到国民经济的各个角落，并在许多关键领域发挥着不可替代的作用。 结构健康监测（SHM）： 在土木工程领域，光纤传感器被广泛应用于桥梁、隧道、大坝、高层建筑等结构的长期健康监测。通过在结构的关键部位布设光纤传感器，可以实时监测结构的应变、位移、温度、振动等参数，及时发现潜在的安全隐患，为结构的维护和管理提供科学依据。例如，在桥梁上布设光纤光栅传感器，可以监测桥梁在交通荷载下的形变，评估桥梁的承载能力和疲劳状态。 能源与电力： 在输电线路、变电站、油气管道等能源设施中，光纤传感器提供了安全、可靠的监测方案。例如，输电线路上的温度监测可以防止线路过热引发故障，油气管道的应变监测可以及时发现泄漏或地质灾害导致的管道变形。在电力设备内部，光纤传感器可以监测高压设备的局部放电、温度等关键参数，保障电力系统的安全运行。 航空航天： 在航空航天领域，对轻质、高精度、抗干扰的传感器需求尤为迫切。光纤传感器因其轻便、抗电磁干扰的特性，在飞机、卫星、火箭等载具的结构监测、环境参数测量等方面发挥着重要作用。例如，在飞机机翼上安装光纤传感器，可以实时监测飞行过程中的应力分布，为飞机的结构设计和安全评估提供数据支持。 工业制造与过程控制： 在自动化生产线上，光纤传感器被用于监测温度、压力、流量、液位等工艺参数，实现对生产过程的精确控制和优化。在恶劣工业环境下，如高温、腐蚀、强电磁干扰等，光纤传感器的优势尤为突出。 医疗健康： 在医疗领域，光纤传感器正逐步应用于微创手术、生物传感器、药物释放监测等方面。例如，微小的光纤探头可以用于体内温度的精确测量，或者作为生物标记物的检测平台，为疾病诊断和治疗提供新的工具。 环境监测： 随着人们对环境保护意识的提高，光纤传感器在环境监测领域的应用也日益广泛。例如，用于监测水体pH值、污染物浓度，或者监测土壤中的湿度和温度变化，为环境保护决策提供科学支持。 四、 光纤传感技术的未来展望 尽管光纤传感技术已经取得了辉煌的成就，但其发展潜力依然巨大。未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，以及与人工智能、大数据等前沿技术的融合，光纤传感技术将朝着更智能化、更微型化、更集成化、更功能化的方向发展。 智能化与自诊断： 未来的光纤传感器将具备更强的智能化能力，能够自主进行数据分析、故障诊断和性能优化，并能与其他智能系统实现无缝对接。 微型化与纳米化： 随着微纳加工技术的进步，光纤传感器的体积将进一步缩小，能够集成到更小的设备中，实现更高精度的局部测量。 多功能集成： 未来的光纤传感器有望实现多种传感功能的集成，一条光纤能够同时测量多种物理量，进一步提升监测效率和信息丰富度。 新型传感材料与机理： 对新型光纤材料（如掺杂光纤、特殊结构光纤）和创新传感机理的研究，将不断拓展光纤传感的应用边界，使其能够应对更复杂、更严苛的测量挑战。 总而言之，光纤传感技术以其独特的优势和强大的功能，正在深刻地改变我们感知和理解物理世界的方式。它不仅是现代工业和科技发展的重要支撑，更是未来智能社会构建的关键赋能技术。随着技术的不断进步，我们有理由相信，光纤传感技术将在更广阔的领域，为人类的进步带来更多惊喜与可能。

评分☆☆☆☆☆

对于初学者而言，这本书的难度设置似乎略显挑战，但从专业深度来看，这恰恰是它的亮点所在。我注意到书中对某些前沿研究方向的探讨，比如基于新型光纤材料的传感机制，或者与人工智能技术相结合的数据解析方法，都有所涉猎。这说明编著者并没有将这本书定位成一本“过时的参考手册”，而是努力保持了技术的先进性。对于已经在该领域工作一段时间的人来说，这些前沿内容的加入，提供了一个很好的“跳出现有框架”思考问题的角度。比如，它对某些标准协议的解读，不仅说明了“是什么”，更深层次地探讨了“为什么是这样设计”的底层逻辑，这种对“Why”的追问，是区分普通技术人员和高级研发人员的关键。尽管某些数学推导部分需要较高的数学功底才能完全消化，但即便只是理解其结论和应用限制，也足以让人受益匪浅。这本书无疑是为追求技术精进的读者准备的“进阶读物”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版细节处理得相当到位，这直接影响了阅读的连贯性和体验。我尤其喜欢它在引用外部文献和图表时的规范性，这体现了严谨的学术态度，也方便了需要进行背景调研的读者。很多技术书籍为了追求篇幅和速度，常常忽略了索引和术语表的重要性，但这本书在这方面做得非常细致。无论是公式符号的定义，还是专业术语的中英文对照，都整理得井井有条，这在查阅特定信息时，极大地节省了时间。此外，书中穿插的一些“专家提示”或“注意事项”小栏目，虽然篇幅不长，但往往是点睛之笔，它们像是经验之谈的结晶，提醒读者避开常见的陷阱。这种对细节的尊重，使得整本书读起来非常顺畅，没有那种晦涩难懂、需要不断回头查阅上下文的挫败感。可以说，从阅读体验的角度来看，这本书在同类专业书籍中属于上乘之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实很吸引人，那种略带科技感的封面，配上清晰的字体排版，让人一眼就能感受到它专业而严谨的气质。我个人对这类偏向技术应用的书籍比较挑剔，因为很多时候，理论讲得天花乱坠，但实际操作起来却处处碰壁。这本书的目录结构非常清晰，从基础原理到具体实现，逻辑推进得非常顺畅，不像有些教材那样东拉西扯，让人抓不住重点。特别是它在章节安排上，似乎特别注重读者的学习曲线，不是一下子就把最难啃的骨头扔给你，而是循序渐进地铺垫，这对于我们这种非科班出身，但又需要在实际工作中接触相关技术的工程师来说，简直是福音。那种深入浅出的讲解方式，让人在理解复杂概念时，能找到清晰的路径。书里对一些关键技术的历史演进也做了简要回顾，这让我对整个领域的发展脉络有了更宏观的认识，而不是仅仅停留在当前的某个技术点上。整体感觉，这本书在内容组织和视觉呈现上，都下了不少功夫，让人有种迫不及待想深入研读的冲动。

评分☆☆☆☆☆

我花了点时间翻阅了其中关于信号处理和噪声抑制的部分，感觉作者在处理实际工程问题时的那种“接地气”的经验是相当宝贵的。很多教科书会给出理想化的模型和公式，但这本书明显不一样，它似乎更关注于如何在复杂的、充满干扰的环境中提取有效信息。例如，它没有回避光纤传感器系统在实际部署中会遇到的环境温度波动、电磁干扰甚至光纤本身的非线性效应这些“麻烦事”。作者给出的解决方案，比如滤波算法的选取、多点校准策略的制定，都显得非常务实，并且附带了大量的图表和仿真结果佐证，这极大地增强了论述的可信度。我特别欣赏它对不同应用场景的区分讨论，比如在航空航天领域和在工业过程控制领域，对同一技术方案的侧重点和优化方向是不同的，这本书都做了细致的剖析，这表明作者对技术的理解已经超越了书本知识，而是融入了大量的现场经验。阅读这些章节时，我能明显感觉到，这不仅仅是一本知识的汇编，更像是一位资深工程师的“实战宝典”。

评分☆☆☆☆☆

从宏观角度看，这本书的视野并不仅限于技术本身，它还巧妙地融入了技术如何驱动产业升级和解决实际社会问题的思考。例如，在讨论到某个测量系统在环境监测中的应用潜力时，作者不仅描述了如何测量，还涉及到了数据采集后如何与其他系统集成，以及如何满足不同行业法规的要求。这种“技术-应用-规范”三位一体的阐述方式，让读者能够清晰地看到这项技术在商业价值链中的位置。它帮助我把抽象的光学原理和实际的工程效益联系起来，而不是仅仅停留在实验室层面的验证。这种对技术商业化路径的关注，对于那些期望将研究成果转化为实际产品的工程人员来说，提供了宝贵的战略参考。总而言之，这本书成功地架设了一座从基础科学到工程实践，再到产业落地的桥梁，其价值远超一本单纯的技术手册范畴。