光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用

《光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用》選材廣泛，既反映了光纖傳感技術(shù)的最新發(fā)展，又有一定深度?！豆饫w傳感技術(shù)與應(yīng)用》可作為高校物理電子和光電子、光學(xué)、光學(xué)儀器等專業(yè)的本科生和研究生的教材或參考書，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員選用和設(shè)計光纖傳感器時參考。

本書較全面地介紹了光纖傳感技術(shù)與典型應(yīng)用，其中包括光纖傳感器的基本原理，光纖傳感器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，光纖傳感器中的光纖技術(shù)，相位型光纖傳感器的信號處理技術(shù)，光纖傳感器的封裝技術(shù)，多傳感器的融合技術(shù)，以及光纖傳感器在電力、石油與化工、生醫(yī)生化、航空航天、國防、環(huán)境保護與監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用。

本書編寫的目的有二：　一為教材，二為參考書。作為教材，書中內(nèi)容可按教學(xué)大綱有所取舍。其中光纖傳感器的基本原理和光纖傳感器的關(guān)鍵技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖技術(shù)、信號處理技術(shù)、封裝技術(shù)、多傳感器的融合技術(shù)）可作為基本內(nèi)容，重點講述；　而光纖傳感器的典型應(yīng)用，則作為一般了解內(nèi)容，可做簡要介紹，也可作為自學(xué)內(nèi)容，目的是擴大眼界。建議課上，教師以講清楚物理概念為主，使學(xué)生了解各類光傳感器的基本原理，其余可作為自學(xué)的閱讀材料。也可采取學(xué)生自學(xué)有關(guān)材料后，以綜述報告的形式進行交流，為學(xué)生在今后工作中選用或設(shè)計所需的傳感器打下必要的基礎(chǔ)。作為參考書，本書可作為各領(lǐng)域相關(guān)讀者系統(tǒng)而全面地了解光傳感器的參考讀物。

本書的主要特點可歸納為：

（1） 本書較全面、簡要地介紹了各類光電信息傳感器，不僅包括傳統(tǒng)的光電傳感器，還包括光纖傳感器、全息干涉?zhèn)鞲衅?、散斑干涉?zhèn)鞲衅鳌晒鈧鞲衅?、衍射傳感器，以及近代出現(xiàn)的光層析傳感器、波前傳感器、MEMS傳感器、納米傳感器等。

（2） 本書著重討論一些重要的光電傳感器的原理——其物理模型的建立過程和結(jié)果的分析，著重在物理概念及其數(shù)學(xué)表達(dá)方式，便于讀者在今后工作過程中能自己建立有關(guān)傳感過程的物理模型，對所得傳感結(jié)果能給予正確、合理的解釋。

（3） 本書選材不僅較全面地介紹了光纖傳感技術(shù)，還根據(jù)編者多年科研和教學(xué)工作的經(jīng)驗，給讀者提供了：　對于不同的使用環(huán)境，如何選用和設(shè)計光電傳感器，在使用和設(shè)計中應(yīng)如何考慮實際使用中的一些問題，如何研究和開發(fā)新的光電傳感器，以滿足工作的需要。

參加本書編寫的有：　匡武博士，負(fù)責(zé)編寫第4章；　黎敏教授，負(fù)責(zé)編寫第7章、第9章和第10章；　張敏副教授，負(fù)責(zé)編寫第6章、第8章、第11章和第12章；　第2章和第3章由廖延彪和黎敏共同完成，其余由廖延彪編寫。全書由廖延彪定稿。

本書得以出版，要感謝課題組的同仁賴淑蓉老師以及家人給予的大力支持和幫助。

本書內(nèi)容涉及面廣，由于編者知識有限，書中缺點和錯誤在所難免，懇請讀者批評指正。

開本： 16開

定價: 38元

1.1 概述

1.1.1 光纖傳感器的定義及分類

1.1.2 光纖傳感器的特點

1.2 振幅調(diào)制傳感型光纖傳感器

1.2.1 光纖微彎傳感器

1.2.2 光纖受抑全內(nèi)反射傳感器

1.2.3 光纖輻射傳感器

1.3 相位調(diào)制傳感型光纖傳感器

1.3.1 引言

1.3.2 光纖M?Z干涉儀和光纖Michelson干涉儀

1.3.3 光纖Sagnac干涉儀

1.3.4 光纖Fabry?Perot干涉儀

1.3.5 光纖環(huán)形腔干涉儀

1.3.6 白光干涉型光纖傳感器

1.3.7 光纖干涉儀的傳感應(yīng)用

1.4 偏振態(tài)調(diào)制型光纖傳感器

1.4.1 光纖電流傳感器

1.4.2 光纖偏振干涉儀

1.5 波長調(diào)制型光纖傳感器

1.5.1 引言

1.5.2 光纖光柵的分類

1.5.3 光纖布拉格光柵傳感原理

1.5.4 光纖布拉格光柵在光纖傳感領(lǐng)域中的典型應(yīng)用

1.5.5 長周期光纖光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用

1.5.6 光纖光柵折射率傳感技術(shù)

1.6 光纖熒光溫度傳感器

1.6.1 光纖熒光溫度傳感原理

1.6.2 熒光壽命測溫

1.6.3 熒光強度比測溫

1.6.4 熒光傳感材料

1.6.5 熒光測溫系統(tǒng)

1.6.6 熒光測溫系統(tǒng)在工業(yè)界的應(yīng)用

1.7 分布式光纖傳感器

1.7.1 概述

1.7.2 散射型分布式光纖傳感器

1.7.3 偏振型分布式光纖傳感器

1.7.4 相位型分布式光纖傳感器

1.7.5 微彎型分布式光纖傳感器

1.7.6 熒光型分布式光纖傳感器

1.7.7 應(yīng)用

1.8 聚合物光纖傳感器

1.8.1 概述

1.8.2 多模聚合物光纖傳感器及其應(yīng)用

1.9 光子晶體光纖及其在傳感中的應(yīng)用

1.9.1 概述

1.9.2 光子晶體光纖在傳感中的應(yīng)用

1.9.3 高雙折射光子晶體光纖

1.9.4 雙模光子晶體光纖傳感器

1.9.5 摻雜的微結(jié)構(gòu)聚合物光纖傳感器

1.9.6 其他傳感應(yīng)用

1.1 0傳光型光纖傳感器

1.1 0.1 振幅調(diào)制傳光型光纖傳感器

1.1 0.2 相位調(diào)制傳光型光纖傳感器

1.1 0.3 偏振態(tài)調(diào)制傳光型光纖傳感器

1.1 1光纖傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢及課題

1.1 2小結(jié)

思考題與習(xí)題

參考文獻(xiàn)

2 多傳感器的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

2.1 概述

2.2 光纖網(wǎng)絡(luò)的連接技術(shù)

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)損耗的主要來源

2.2.2 光網(wǎng)絡(luò)常用無源及有源光纖器件

2.3 光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

2.3.1 可用于構(gòu)成光傳感網(wǎng)的傳感器

2.3.2 成網(wǎng)技術(shù)

2.4 光傳感網(wǎng)實例——光纖光柵在傳感中的應(yīng)用

2.4.1 光纖光柵在傳感應(yīng)用中需考慮的一般問題

2.4.2 光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)

2.5 小結(jié)

思考題與習(xí)題

參考文獻(xiàn)

3 光電傳感器中的光纖技術(shù)

3.1 概述

3.2 光纖的基本特性

3.3 均勻折射率光纖的特性

3.3.1 子午光線的傳播

3.3.2 斜光線的傳播

3.3.3 光纖的彎曲

3.3.4 光纖端面的傾斜效應(yīng)

3.3.5 圓錐形光纖

3.4 光纖的損耗

3.4.1 吸收損耗

3.4.2 散射損耗

3.5 光纖的色散

3.6 光纖的耦合技術(shù)

3.6.1 光纖和光源的耦合

3.6.2 光纖和光纖的直接耦合

3.6.3 多模光纖通過透鏡耦合

3.7 光纖中光波的控制技術(shù)

3.7.1 光纖偏振器

3.7.2 光纖濾波器

3.7.3 光纖光柵

3.7.4 光隔離器

3.7.5 光調(diào)制器

3.8 小結(jié)

思考題與習(xí)題

參考文獻(xiàn)

4 光傳感信號處理技術(shù)

4.1 概述

4.2 相位調(diào)制型光傳感器的信號解調(diào)技術(shù)

4.2.1 雙光束干涉理論

4.2.2 干涉儀的信號解調(diào)

4.3 光纖鎖相環(huán)法

4.3.1 光纖鎖相環(huán)的原理

4.3.2 光纖鎖相環(huán)系統(tǒng)的理論分析

4.3.3 小結(jié)

4.4 相位生成載波方法

4.4.1 概述

4.4.2 PGC方法原理

4.4.3 PGC方法注意事項

4.4.4 PGC信號頻譜分析

4.4.5 PGC兩種方案的比較

4.4.6 小結(jié)

4.5 外差法

4.5.1 概述

4.5.2 外差法原理

4.5.3 外差法頻譜分析

4.5.4 外差法的優(yōu)缺點和注意事項

4.5.5 小結(jié)

4.6 干涉型光纖傳感器復(fù)用解復(fù)用方法

4.6.1 概述

4.6.2 頻分復(fù)用

4.6.3 時分復(fù)用

4.6.4 時分?波分復(fù)用

4.7 小結(jié)

思考題與習(xí)題

參考文獻(xiàn)

5 光傳感器的封裝技術(shù)

5.1 概述

5.2 光傳感器的封裝方式

5.2.1 機械固定式

5.2.2 膠粘固定式

5.2.3 焊接固定式

5.2.4 金屬焊固定式

5.3 光器件封裝實例

5.3.1 同軸封裝

5.3.2 蝶式封裝

5.3.3 帶尾纖全金屬化封裝

5.3.4 Mini?DiL封裝

5.3.5 無源對準(zhǔn)技術(shù)

5.4 石英平面光路器件的封裝技術(shù)

5.4.1 PLC封裝技術(shù)

5.4.2 各種PLC組件封裝技術(shù)

5.5 光表面安裝技術(shù)

5.5.1 光表面安裝技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)與特點

5.5.2 光表面安裝技術(shù)的研究進展

5.6 小結(jié)

思考題與習(xí)題

參考文獻(xiàn)

6 多傳感器信息融合技術(shù)

6.1 概述

6.2 多傳感器信息融合的基本原理

6.3 多傳感器信息融合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.3.1 檢測級融合結(jié)構(gòu)

6.3.2 位置級融合結(jié)構(gòu)

6.3.3 目標(biāo)識別級融合結(jié)構(gòu)

6.4 多傳感器信息融合的理論方法

6.4.1 模型建立

6.4.2 實際系統(tǒng)的性能優(yōu)化工具和方法

6.4.3 傳感器系統(tǒng)及其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用

6.5 多傳感器數(shù)據(jù)融合的典型應(yīng)用

6.5.1 基于傳感器融合的反潛戰(zhàn)

6.5.2 在線水質(zhì)監(jiān)測

6.5.3 多傳感器直線度誤差測量與分離技術(shù)

6.6 小結(jié)

思考題與習(xí)題

參考文獻(xiàn)

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