多維多參量光纖光柵無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、光纖光柵傳感技術(shù)具有可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕、靈敏度高、抗腐蝕、不受潮濕環(huán)境的影響等諸多優(yōu)點(diǎn)。但受到光源帶寬和光纖鏈路鏈接的影響不利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模組網(wǎng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信技術(shù)自組織構(gòu)成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。它能夠?qū)崿F(xiàn)將數(shù)據(jù)的采集量化、數(shù)據(jù)的處理融合以及數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用諸功能集成于一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，并通過節(jié)點(diǎn)間無線互連實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)。本研究在保障光纖光柵傳感技術(shù)抗干擾、高靈敏度等技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，通過結(jié)合無線通

2、信技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于光纖光柵為傳感單元的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了適用于光纖光柵無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)、壓力、溫度以及三維應(yīng)力傳感器。其中，溫度和壓力傳感器具有良好的線性響應(yīng)曲線。溫度傳感器的感測(cè)范圍在0～105℃，分辨率為0.5℃，壓力傳感器的感測(cè)范圍為0～30kN，分辨率22N；振動(dòng)傳感器具有較寬的探測(cè)范圍，在0～6kHz的范圍內(nèi)最大誤差為0.5％，同時(shí)具有溫度補(bǔ)償功能，穩(wěn)定性高；三維應(yīng)力

3、傳感器通不僅可以探測(cè)外力的大小，還可以測(cè)量施加外力的方向，力的大小誤差不超過1.58％。
　　 ⑵設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了光纖光柵傳感器解調(diào)模塊。利用摻鉺光纖ASE譜形的線性邊沿，選用線性濾波解調(diào)方法，實(shí)現(xiàn)了感測(cè)物理量的信息解調(diào)。此方案不僅節(jié)約了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本，而且實(shí)現(xiàn)了解調(diào)模塊的全光纖化，并且可普遍適用于壓力，溫度，應(yīng)變，振動(dòng)等各待測(cè)量的解調(diào)實(shí)現(xiàn)。
　　 ⑶合作設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了光纖光柵無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。結(jié)合項(xiàng)目需求，設(shè)計(jì)出了小型化、低