長周期光縴光柵及其級聯結構的傳感特性及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍興柳王彥楊忠 編

圖書標籤:

• 光縴光柵
• 長周期光柵
• 光縴傳感器
• 傳感技術
• 光縴通信
• 結構傳感
• 物理傳感
• 光學傳感器
• 光縴器件
• 級聯結構

店鋪： 博庫網旗艦店

齣版社： 人民郵電

ISBN：9787115476494

商品編碼：29770573184

開本：16

齣版時間：2018-01-01

基本信息

• 商品名稱：長周期光縴光柵及其級聯結構的傳感特性及應用
• 作者：鬍興柳//王彥//楊忠
• 定價：88
• 齣版社：人民郵電
• ISBN號：9787115476494

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-01-01
• 印刷時間：2018-01-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：204
• 字數：265韆字

內容提要

鬍興柳、王彥、楊忠著的《長周期光縴光柵及其 級聯結構的傳感特性及應用》係統地闡述瞭長周期光 縴光柵（LPG）傳感器及其級聯結構（LPGP）的傳感 特性及應用研究，共分11章。
     第1章介紹瞭LPG在通信和傳感領域的應用以及國 內外研究現狀；第2章采用耦閤模理論對LPG及LPGP進 行分析；第3章對LPG的主要參數進行頻譜分析和仿真 ；第4章對LPG的基本傳感特性進行瞭理論分析和實驗 研究；第5章研究設計LPG解調係統，實現對闆結構振 動信號的監測；第6章應用LPG實現基於小波包能量譜 分析的結構損傷識彆；第7章研究瞭LPG在土木工程結 構中耐久性健康監測的應用；第8章對LPGP的溫度、 應變、彎麯和摺射率傳感特性進行瞭理論和實驗研究 ；第9章研究瞭溫度和應變的同時測量技術；**0章 用LPGP來實現對超聲波的檢測，獲得相應的超聲場的 參數；**1章提齣瞭對LPGP減敏保護、溫度補償的封 裝設計。本書是一本有關智能監測與控製方麵的專著 ，反映瞭作者近年來在這一領域的主要研究成果。
     本書內容新穎，理論聯係實際，適閤大專院校及 科研院所光縴光柵、智能監測與控製領域的高年級本 科生、研究生閱讀，也可供相關領域的教師、科研人 員及工程技術人員作參考。
    

目錄

第1章 緒論
1.1 引言
1.2 LPG的理論研究現狀
1.3 LPG的製備技術
1.4 LPG的應用概況
1.4.1 LPG在通信領域的應用
1.4.2 LPG在傳感領域的應用
1.5 LPG的發展趨勢
1.6 本書的研究內容及結構
參考文獻
第2章 LPG及LPGP的理論分析
2.1 光縴光柵的結構
2.2 耦閤模理論
2.3 LPG模式耦閤
2.3.1 縴芯基模有效摺射率及其場分布
2.3.2 包層模有效摺射率及其場分布
2.3.3 耦閤特性分析
2.3.4 LPG的模式耦閤方程
2.4 LPGP模式耦閤
2.5 本章小結
參考文獻
第3章 LPG及LPGP譜特性的仿真和研究
3.1 錶徵LPG的譜特性的參數
3.2 LPG對結構參數的敏感特性分析
3.2.1 光柵參數對頻譜的影響
3.2.2 光縴結構參數對頻譜的影響
3.3 LPGP對結構參數的敏感特性
3.4 本章小結
參考文獻
第4章 LPG的傳感機理
4.1 LPG的溫度傳感
4.1.1 諧振波長的溫度特性理論分析
4.1.2 損耗峰幅值的溫度特性
4.1.3 溫度特性實驗研究
4.2 LPG的軸嚮應變傳感
4.2.1 軸嚮應變理論分析
4.2.2 軸嚮應變實驗研究
4.3 LPG的彎麯傳感
4.3.1 彎麯特性理論分析
4.3.2 彎麯特性實驗研究
4.4 LPG的摺射率傳感
4.4.1 摺射率特性理論分析
4.4.2 摺射率特性實驗研究
4.5 LPG的橫嚮負載傳感
4.5.1 橫嚮負載特性理論分析
4.5.2 橫嚮負載特性實驗研究
4.6 LPG的溫度補償技術
4.6.1 溫度補償方法
4.6.2 溫度補償實驗
4.6.3 其他溫度補償方法

長周期光縴光柵及其級聯結構的傳感特性及應用 圖書簡介 引言 光縴傳感技術作為一門新興的、發展迅速的光學測量技術，以其獨特的優勢，如抗電磁乾擾、體積小、重量輕、絕緣性好、易於集成等，在工業監測、生物醫學、環境科學、國防軍工等諸多領域展現齣巨大的應用潛力。而長周期光縴光柵（LPFG）作為一種重要的光縴傳感元件，憑藉其獨特的傳感機製和靈活的設計能力，在近年來得到瞭學術界和工業界的廣泛關注。本文旨在係統性地闡述長周期光縴光柵的基本原理、製備工藝、傳感特性以及級聯結構的設計與應用，為相關領域的研究人員和工程師提供一份詳實的參考。 第一章 長周期光縴光柵的基本原理 本章將深入探討長周期光縴光柵的核心理論基礎。我們將從光縴的模式理論齣發，詳細介紹單模光縴和多模光縴的傳播特性，以及光縴中的基本模式（基模）和高次模式。在此基礎上，引入光縴光柵的概念，闡述周期性摺射率調製如何影響光波在光縴中的傳播。 重點將放在長周期光縴光柵上。我們將詳細闡述長周期光縴光柵的形成機理，即通過周期性的摺射率變化，在特定的波長範圍內，將光縴的基模耦閤到不同傳播常數的高次模上，從而在傳輸光譜中産生一係列窄帶的吸收峰或透射峰。我們將深入分析耦閤的條件，包括相位匹配條件，以及不同高次模式與基模之間的耦閤。 此外，本章還將介紹LPFG的衍射特性。由於LPFG的周期長度遠大於可見光波長，其衍射行為與短周期光柵（如FBG）有所不同。我們將分析LPFG在不同周期長度、調製深度和占空比下的光譜響應，並探討這些參數對LPFG傳感性能的影響。最後，我們將簡要介紹LPFG與短周期光柵（FBG）在原理上的區彆與聯係，為後續章節的深入討論奠定基礎。 第二章 長周期光縴光柵的製備工藝 本章將詳細介紹當前主流的長周期光縴光柵製備技術。我們將首先從紫外（UV）曝光法講起，這是目前最常用、最成熟的LPFG製備技術之一。我們將詳細闡述UV曝光法的原理，包括利用紫外激光束對光縴內的光敏材料進行周期性曝光，從而引起光縴核心摺射率的周期性變化。我們將介紹不同類型的紫外激光器、曝光掩模的設計與製作，以及曝光參數（如曝光劑量、曝光時間、掃描速度等）對LPFG性能的影響。 除瞭UV曝光法，本章還將介紹其他LPFG製備技術，如： 電弧放電法（Electric Arc Discharge）：通過在光縴上施加周期性的電弧放電，引起光縴形狀的周期性變形和摺射率的變化，從而實現LPFG的製備。我們將分析電弧放電的參數（如放電電流、放電次數、放電間隔等）如何影響LPFG的特性。 機械拉伸法（Mechanical Stretching）：通過周期性的機械拉伸和鬆弛，在光縴中産生周期性的應變，從而引起摺射率的變化。我們將討論如何實現精確的周期性拉伸，以及應變對LPFG光譜響應的影響。 飛秒激光直寫法（Femtosecond Laser Direct Writing）：利用飛秒激光在光縴內部或錶麵進行精確的加工，直接誘導摺射率的周期性變化。我們將介紹飛秒激光加工的優勢，如高精度、三維加工能力，以及其在製備復雜LPFG結構方麵的應用。 本章還將討論製備過程中需要考慮的關鍵因素，如光縴的選擇（包層模式區分光縴、普通單模光縴等）、周期長度的設計、調製深度的控製以及LPFG的可靠性與穩定性等。通過對不同製備工藝的詳細介紹，讀者將對LPFG的實際製備過程有全麵的認識。 第三章 長周期光縴光柵的傳感機理與特性 本章將深入剖析長周期光縴光柵的傳感機理，並詳細闡述其關鍵傳感特性。LPFG的傳感效應主要源於其對外部環境變化敏感的包層模式。我們將詳細解釋，當外部環境參數（如溫度、應變、摺射率、壓力等）發生變化時，會引起光縴摺射率、長度或形狀的改變，進而影響基模與包層模式之間的耦閤條件，導緻LPFG傳輸光譜中的特徵峰（吸收峰或透射峰）發生移動。 我們將重點分析LPFG對不同物理量的傳感機理： 溫度傳感：溫度變化會引起光縴材料的摺射率（熱光效應）和光縴長度（熱膨脹效應）的變化，從而導緻LPFG的共振波長發生漂移。我們將分析溫度對LPFG傳感靈敏度的影響。 應變傳感：應變會引起光縴長度的拉伸或壓縮，以及摺射率的變化，同樣會導緻LPFG共振波長的偏移。我們將分析LPFG在不同應變方嚮和應變量下的響應。 摺射率傳感：LPFG的包層模式在一定程度上與外部環境的介質相互作用。當外部介質的摺射率發生變化時，會影響包層模式的傳播常數，從而導緻LPFG的共振波長發生顯著變化。我們將重點介紹LPFG在外部摺射率傳感方麵的優勢。 壓力傳感：通過設計特殊的LPFG結構，或結閤其他傳感機製，可以實現對壓力的傳感。我們將探討壓力如何通過形變或應變影響LPFG的光譜響應。 本章還將詳細討論LPFG的傳感特性，包括： 傳感靈敏度：定義和計算LPFG對不同物理量變化的響應速率。 傳感範圍：LPFG能夠有效測量的物理量的取值範圍。 傳感分辨率：LPFG能夠分辨的最小物理量變化。 穩定性與重復性：LPFG在多次測量或長期使用過程中的性能穩定性。 多路復用能力：如何通過設計不同周期的LPFG或利用其復雜的譜綫結構，實現對多個傳感點的同時監測。 第四章 LPFG級聯結構的傳感特性 本章將聚焦於長周期光縴光柵的級聯結構。我們將詳細闡述級聯LPFG的優勢，即通過將多個LPFG串聯或並聯，可以實現更復雜的傳感功能，擴展傳感範圍，提高傳感精度，或者實現對多個不同物理量的同時、獨立測量。 我們將首先介紹不同類型的LPFG級聯結構： 串聯LPFG：將多個LPFG以串聯的方式連接在同一根光縴上。我們將分析串聯LPFG的光譜特性，以及級聯的LPFG之間如何相互影響，以及如何通過優化級聯結構實現更優的傳感性能。 並聯LPFG：通過分光器件或特殊的光縴連接方式，將多個LPFG並聯。我們將討論並聯LPFG在多參數傳感方麵的應用，以及如何通過信號處理區分不同LPFG的響應。 混閤級聯結構：將LPFG與其他類型的光縴光柵（如FBG）或其他光縴傳感器結閤，形成混閤級聯結構。我們將探討這種結構的優勢，例如結閤FBG的定位能力和LPFG的寬譜響應能力。 本章將重點研究級聯LPFG的傳感機理與特性。我們將深入分析： 多參數傳感：如何通過級聯LPFG實現對溫度、應變、摺射率等多種物理量進行獨立、同時測量。我們將討論如何通過解耦算法來區分不同參數的影響。 傳感範圍擴展：通過級聯多個具有不同共振波長的LPFG，可以有效擴展LPFG的傳感範圍。 傳感靈敏度與分辨率提升：通過優化級聯結構和利用其獨特的譜綫特性，可能實現對特定物理量的更高靈敏度和更高分辨率的測量。 冗餘與自校準：設計具有冗餘傳感點的級聯結構，以提高係統的可靠性，並在一定程度上實現傳感器的自校準。 第五章 LPFG及其級聯結構的應用 本章將係統介紹長周期光縴光柵及其級聯結構在各個領域的實際應用。我們將從理論走嚮實踐，展示LPFG作為一種強大傳感工具的潛力。 工業監測： 結構健康監測：在橋梁、隧道、航空航天器等大型結構上監測應力、應變和溫度，及時發現潛在的損傷。 過程控製：在化工、石油等行業中監測流體溫度、壓力、液位等參數，優化生産過程。 機械設備監測：監測發動機、渦輪機等設備的關鍵部件的溫度和應力，預防故障。 生物醫學應用： 生物傳感：用於檢測生物分子、血糖、pH值等，在體外診斷和體內監測中具有廣闊前景。 微創介入治療：作為導管或探針的一部分，用於監測體內溫度、壓力等參數。 藥物釋放監測：監測藥物在體內的釋放過程。 環境科學： 水質監測：監測水體中的溫度、pH值、溶解氧以及汙染物濃度。 氣體傳感：通過對LPFG進行特殊塗覆，實現對特定氣體的檢測。 地質監測：監測地下水位、地應力等變化。 其他領域： 通信領域：作為光信號處理器件。 國防軍工：用於精確製導、目標識彆等。 對於每一種應用，我們將結閤具體的LPFG結構設計、傳感機理以及級聯結構的優勢，詳細闡述其工作原理和取得的成果。例如，在摺射率傳感方麵，我們將重點介紹其在生物液體的濃度檢測、化學反應過程監測等方麵的應用；在多參數傳感方麵，我們將展示級聯LPFG如何實現對溫度和應變的獨立監測，剋服傳統傳感器的局限性。 結論與展望 本章將對全書內容進行總結，並對長周期光縴光柵及其級聯結構未來的發展趨勢進行展望。我們將迴顧LPFG在傳感領域取得的重大進展，並指齣當前存在的挑戰，例如提高傳感器的穩定性、降低製備成本、開發新型的LPFG結構等。 未來，LPFG有望在以下幾個方麵實現突破： 新型LPFG結構的設計與製備：開發具有更高靈敏度、更寬傳感範圍、更好穩定性的新型LPFG結構，例如利用啁啾LPFG、多周期LPFG等。 智能化與集成化：將LPFG傳感器與微處理器、無綫通信模塊集成，實現傳感數據的智能處理和遠程傳輸。 與其他傳感技術的融閤：將LPFG與其他光學、電學、聲學傳感器融閤，形成多模態傳感器，實現更全麵的信息獲取。 新型功能LPFG的開發：開發具有特定功能，如偏振敏感、非綫性響應等LPFG，拓展其應用領域。 本書的齣版旨在為廣大科研人員、工程師和學生提供一個全麵、深入瞭解長周期光縴光柵及其級聯結構傳感特性與應用的學習平颱，並為該領域未來的創新發展貢獻一份力量。

評分☆☆☆☆☆

這本《長周期光縴光柵及其級聯結構的傳感特性及應用》聽起來就充滿瞭硬核的科研氣息，光是書名就讓人對光縴傳感技術的前沿發展充滿瞭好奇。我最近在研究一些環境監測領域的新技術，正好關注到光縴光柵的一些應用。這本書如果能深入探討長周期光縴光柵（LPG）是如何通過其獨特的結構實現對溫度、應變、摺射率等多種參數的精密測量的，那就太棒瞭。特彆期待看到關於其傳感機理的詳細闡述，比如模間耦閤理論如何解釋其光譜響應的變化，以及如何通過優化光柵參數來提升傳感靈敏度和穩定性。對於那些在實驗室裏和這些精密器件打交道的工程師來說，這本書無疑是一本寶貴的工具書，能夠幫助他們理解並優化實驗設計，推動實際應用落地。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對“應用”部分更感興趣，畢竟理論再好，最終還是要落地。這本書如果能提供一些具體的、有說服力的應用案例，那就為它增色不少。我希望看到的不隻是實驗室裏的高精度測量，而是那些在惡劣工業環境下依然能穩定運行的實際部署案例。比如，在深海探測、高壓鍋爐內部溫度監測，或者高精度醫療診斷領域，長周期光柵是如何剋服環境乾擾，提供可靠數據的？書中對這些實際應用中的挑戰——比如光縴的封裝、長期工作下的漂移問題，以及如何快速有效地進行現場標定——如果能提供一些前人的經驗和教訓，那這本書的實用價值將直綫上升。畢竟，從“能做”到“好用”，中間隔著韆韆萬萬個工程細節。

評分☆☆☆☆☆

作為一名偶爾需要進行科研報告撰寫和文獻綜述的讀者，我非常看重一本書的結構邏輯和信息密度。這本書如果能提供一個清晰的脈絡，從基礎的光縴光學原理，過渡到LPG的基本理論模型，再到復雜的級聯係統設計與信號處理，最後落腳於前沿應用，那麼它將是一本齣色的參考教材。我希望看到的是詳盡的數學推導和清晰的物理圖像，而不是空泛的概念描述。如果書中能對當前領域內尚未解決的關鍵科學問題有所提及，並對未來的研究方嚮進行展望，那就太有啓發性瞭。一本優秀的專著，不僅要總結過去，更要為未來指明方嚮，激發讀者的探索欲。

評分☆☆☆☆☆

從一個純粹的材料科學角度來看，我對光柵的製作工藝非常好奇。長周期光縴光柵的製備過程，尤其是如何精確控製光柵的周期、占空比和耦閤效率，是決定其最終性能的關鍵。這本書是否會詳細介紹不同製作技術，比如紫外激光寫入、二氧化碳激光刻蝕等方法的優劣？更重要的是，如果它能探討不同光縴材料（例如鍺摻雜光縴、氟化物光縴）對光柵傳感特性的影響，以及如何利用新型材料來拓寬LPG的測量範圍或提升其抗疲勞能力，那無疑會讓這本書的深度更上一層樓。畢竟，一把好的刻刀，纔能雕琢齣精美的藝術品，光縴製作的精度直接決定瞭傳感器的上限。

評分☆☆☆☆☆

對於我這個偏嚮於光學工程背景的研究生來說，這本書最吸引我的地方在於它對“級聯結構”的探討。在實際應用中，單一的光柵往往隻能測量單一參數，而多參數測量或復閤環境監測的需求越來越迫切。如果書中能詳盡介紹如何將多個LPG串聯起來，形成級聯係統，並有效解耦不同傳感頭的信號，那就具有極高的參考價值瞭。我希望看到的是關於級聯結構設計原則的深入分析，例如，如何避免不同光柵之間的串擾，以及如何建立一套可靠的反演模型來解析復雜的級聯光譜信息。這不僅僅是技術的堆砌，更考驗著作者對係統集成和信號處理的深刻理解。我非常期待書中能有具體的案例研究，展示這種級聯係統在例如油氣管道安全監測或生化過程實時監控中的實際錶現和性能指標。