目錄
序言
前言
第1章 光纖傳感網(wǎng)概述 1
1.1 光纖傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 1
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng) 1
1.1.2 光纖傳感網(wǎng)基礎知識 4
1.1.3 光纖傳感網(wǎng)和光纖通信網(wǎng) 8
1.2 分立式光纖傳感網(wǎng) 11
1.2.1 基于法布里珀羅傳感單元的光纖傳感網(wǎng) 12
1.2.2 基于光纖光柵傳感單元的光纖傳感網(wǎng) l4
1.3 分布式光纖傳感網(wǎng) 21
1.3.1 基于瑞利散射的分布式光纖傳感網(wǎng) 21
1.3.2 基于拉曼散射的分布式光纖傳感網(wǎng) 23
1.3.3 基于布里淵效應的分布式光纖傳感網(wǎng) 24
1.3.4 基于光頻域反射技術的分布式光纖傳感網(wǎng) 27
1.3.5 基于長距離干涉技術的分布式光纖傳感網(wǎng) 32
1.4 混合式光纖傳感網(wǎng) 34
1.4.1 基于FBG和光頻域反射技術的混合式光纖傳感網(wǎng) 34
1.4.2 基于FBG和保偏光纖的混合式光纖傳感網(wǎng) 39
1.5 光纖傳感網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 44
1.5.1 光纖傳感網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 44
1.5.2 光纖傳感網(wǎng)的應用領域 53
1.5.3 光纖傳感網(wǎng)的發(fā)展趨勢 56
第2章 光纖傳感網(wǎng)的組網(wǎng)及拓撲結構 58
2.1 光纖傳感網(wǎng)的組網(wǎng)方法 58
2.1.1 光纖傳感網(wǎng)組網(wǎng)時的簡單結構 58
2.1.2 光纖傳感網(wǎng)組網(wǎng)的復用技術 59
2.1.3 光纖傳感網(wǎng)組網(wǎng)時的其他技術 71
2.2 光纖傳感網(wǎng)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(wǎng)拓撲結構 88
2.3 光纖傳感網(wǎng)的網(wǎng)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(wǎng)魯棒性評估 102
3.1 光纖傳感網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(shù)α、閾值γ及傳感器數(shù)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(wǎng)中傳感器的優(yōu)化布設 131
3.4.1 光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設理論研究 132
3.4.2 維光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設 141
3.4.3 二維光纖傳感網(wǎng)中傳感器優(yōu)化布設 146
第4章 光纖傳感網(wǎng)編碼和擴容 151
4.1 分立式光纖傳感網(wǎng)的復用 151
4.1.1 光纖光柵傳感網(wǎng)復用技術 151
4.1.2 光纖法布里珀羅傳感網(wǎng)復用技術 163
4.2 分布式光纖傳感網(wǎng)的編碼 172
4.2.1 分布式光纖傳感網(wǎng)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(wǎng)的系統(tǒng)結構與擴容 183
4.3.1 混合式光纖傳感網(wǎng)的系統(tǒng)結構 183
4.3.2 混合式光纖傳感網(wǎng)的擴容 186
第5章 光纖傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理 188
5.1 光纖傳感網(wǎng)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(wǎng)的數(shù)據(jù)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(wǎng)的數(shù)據(jù)融合 209
5.3.1 多傳感器數(shù)據(jù)融合理論 209
5.3.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合實例 219
5.4 光纖傳感網(wǎng)的智能信息處理 228
5.4.1 光纖傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)庫 229
5.4.2 光纖傳感網(wǎng)的智能聯(lián)動系統(tǒng) 232
5.4.3 光纖傳感網(wǎng)遠程信息系統(tǒng) 233
第6章 光纖智能傳感網(wǎng) 241
6.1 具有自診斷功能的三角對稱式光纖傳感網(wǎng) 241
6.1.1 三角對稱式光纖傳感網(wǎng)的系統(tǒng)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(jù)概率分析優(yōu)化網(wǎng)絡的使用 250
6.1.5 自診斷理論依據(jù)的實驗驗證 257
6.2 多總線型光纖智能傳感網(wǎng)的自診斷及自愈研究 260
6.2.1 多總線型光纖傳感網(wǎng)的構建 260
6.2.2 智能控制系統(tǒng)對傳感器故障自診斷及白愈的實現(xiàn) 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(wǎng)的實驗研究 280
6.3.1 多環(huán)形光纖傳感網(wǎng)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(tǒng)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(wǎng)在工程實際中的應用 288
7.1 光纖傳感網(wǎng)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(wǎng)在航空領域的應用 290
7.1.3 光纖傳感網(wǎng)在航天領域的應用 292
7.2 光纖傳感網(wǎng)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(wǎng)在電力電子領域的應用 304
7.2.3 光纖傳感網(wǎng)在油罐群感溫火災探測系統(tǒng)中的應用 308
7.3 光纖傳感網(wǎng)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(wǎng)在土木領域的具體應用實例 318
7.4 光纖傳感網(wǎng)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(tǒng) 324
7.4.3 基于邁克耳孫干涉原理的光纖傳感安防系統(tǒng) 327
7.4.4 基于光頻域反射技術的光纖傳感網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng) 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(tǒng) 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(tǒng) 334
參考文獻 337