長周期光纖光柵的傳感特性及在測量中的研究的開題報告

長周期光纖光柵的傳感特性及在測量中的研究的開題報告一、課題背景隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，精密測量技術越來越受到重視。光纖光柵作為一種新興的精密測量元件，具有結構簡單、易于制備、測量范圍廣、精度高等優(yōu)點，被廣泛應用于機械振動、溫度、壓力、應變、流量等領域的精密測量中。為了提高光纖光柵在傳感測量領域的應用價值，一些新的結構形式被提出來，其中之一就是長周期光纖光柵。相比于傳統(tǒng)的光纖光柵，長周期光纖光柵具有相對寬的反射帶寬、有調諧性、簡便制備等優(yōu)點。該結構的特色也使得它在工程應用中有更廣泛的應用。在長周期光纖光柵中，光信號會在光柵周期的變化下產生頻譜間隙。而這些間隙的特征參數(shù)受到光柵規(guī)格、環(huán)境溫度等多種因素的影響，因此可以利用這些參數(shù)去測量目標量。針對長周期光纖光柵在精密測量領域的應用，本文將會對長周期光纖光柵的傳感特性以及在測量中的應用進行深入研究。二、研究目的本文的研究目的主要有以下幾點：1.探究長周期光纖光柵的結構特點以及傳感特性，建立光柵模型，研究其反射光譜的特征與參數(shù)之間的關系。2.研究長周期光纖光柵在溫度、壓力等量的測量中的應用，建立長周期光纖光柵傳感系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進行實驗驗證。3.對長周期光纖光柵傳感系統(tǒng)的性能進行評估，分析可能存在的問題并給出優(yōu)化建議。三、研究內容本文的研究內容主要包括以下幾個方面：1.長周期光纖光柵的原理分析：本部分將會分析長周期光纖光柵的反射光譜產生原理、結構特點、參數(shù)等。2.長周期光纖光柵的建模與仿真：本部分將會建立長周期光纖光柵的數(shù)學模型，并通過有限元分析對其進行仿真驗證。3.長周期光纖光柵調制信號解調方法：本部分將會針對長周期光纖光柵反射光譜特征參數(shù)的測量方法進行探究，并設計出一種可行的調制解調方法。4.長周期光纖光柵傳感系統(tǒng)設計本部分將會對長周期光纖光柵傳感系統(tǒng)進行設計，并進行實驗驗證。5.性能評估與優(yōu)化建議本部分將會對長周期光纖光柵傳感系統(tǒng)的性能進行評估，并提出可能存在的問題與優(yōu)化建議。四、預期成果預計本文研究的成果主要包括以下幾點：1.建立長周期光纖光柵的數(shù)學模型，并對其進行仿真驗證。2.提出一種適用于長周期光纖光柵的調制解調方法，并進行實驗驗證。3.實現(xiàn)長周期光纖光柵在溫度、壓力等領域的測量，并對系統(tǒng)的性能進行評估。4.提出長周期光纖光柵傳感系統(tǒng)可能存在的問題與優(yōu)化建議。五、研究方法本文的研究方法主要包括理論分析、數(shù)學建模與有限元仿真、實驗設計等。1.理論分析：對長周期光纖光柵的原理、參數(shù)等進行深入分析，歸納總結其結構特點與傳感特性。2.數(shù)學建模與有限元仿真：根據理論分析結果，建立長周期光纖光柵的數(shù)學模型，并進行有限元仿真驗證模型有效性。3.實驗設計：基于理論分析與數(shù)學仿真結果，設計長周期光纖光柵傳感系統(tǒng)，并進行實驗驗證與數(shù)據采集。六、進度安排本次論文的進度安排如下：1.理論分析、數(shù)學建模與有限元仿真（2021.9月至2022.3月）2.長周期光纖光柵傳感系統(tǒng)的設計與實驗驗證（2022.3月至2022.10月）3.性能評估與優(yōu)化建議（2022.10月至2022.12月）七、經費預算本文所需經費主要包括以下幾個方面：1.購買長周期光纖光柵傳感器及其驅動裝置（20000元）；2.購買實驗所需的測試儀器與配件（2000