基于弯曲光纤的温度、折射率传感系统设计开题报告

 2024-07-01 20:53:40

1. 本选题研究的目的及意义

随着物联网、智能感知等领域的快速发展,对温度和折射率等物理量的精准测量需求日益增长。

传统的温度和折射率传感器往往存在体积大、易受电磁干扰、难以集成等问题,难以满足现代传感技术对小型化、高精度、抗干扰等方面的要求。

光纤传感技术作为一种新兴的传感技术,利用光纤自身的光学特性变化来感知外界环境,具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小等优点,在温度、折射率等物理量测量方面展现出巨大的应用潜力。

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2. 本选题国内外研究状况综述

近年来,光纤传感技术因其独特的优势,在温度、折射率等物理量测量领域得到了广泛关注和研究。

1. 国内研究现状

国内学者在光纤温度传感领域的研究取得了丰硕的成果。

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本课题主要研究内容包括以下几个方面:1.弯曲光纤传感原理研究:深入研究弯曲光纤的传感机理,分析光纤弯曲损耗与温度、折射率之间的关系,建立相应的数学模型,为传感系统的设计提供理论依据。

2.弯曲光纤传感探头设计:设计并优化弯曲光纤传感探头的结构参数,包括光纤类型、弯曲半径、弯曲长度等,以提高传感器的灵敏度和测量精度。

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4. 研究的方法与步骤

本课题将采用理论分析、仿真模拟和实验验证相结合的研究方法。


首先,通过查阅相关文献,深入研究弯曲光纤的传感原理,分析光纤弯曲损耗与温度、折射率之间的关系,建立相应的数学模型,为传感系统的设计提供理论依据。


其次,利用仿真软件,例如COMSOL、Lumerical等,对弯曲光纤传感探头进行建模和仿真分析,优化探头的结构参数,以获得更高的灵敏度和测量精度。

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5. 研究的创新点

本课题的研究创新点主要体现在以下几个方面:1.提出一种基于弯曲光纤的多参数传感方案:利用单个弯曲光纤结构实现对温度和折射率的同时测量,简化了传感系统的结构,降低了制造成本。

2.优化弯曲光纤传感探头的结构参数:通过仿真模拟和实验测试,优化弯曲光纤的类型、弯曲半径、弯曲长度等参数,以提高传感器的灵敏度和测量精度。

3.设计高效的信号处理算法:针对弯曲光纤传感信号的特点,设计高效的信号处理算法,提高系统的信噪比和稳定性,实现对温度和折射率的高精度测量。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

1. 刘彬,王立军.光纤传感技术的新进展[J].物理,2019,48(09):579-586.

2. 李永华,臧竞存,王春华,等.基于异质材料的光纤传感器研究进展[J].传感技术学报,2021,34(05):669-679.

3. 唐晋发,张文,张潮,等.基于微纳光纤的传感技术研究进展[J].中国激光,2020,47(01):144-161.

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