基于光纤侧向耦合效应的漏水监测系统关键技术研究
发布时间：2022-08-13 10:43
水下的潜航器在水下的航行过程中需要良好的水密性来,防止海水浸入潜航器,然而在设计中不能真正模拟潜航器在水下的环境,因此对于在航行过程中的密闭性检测非常有必要的。水下潜航器内部结构复杂,需要监测的漏水点位众多,所以传感器的结构应该简易且便于安装,同时需要一定的柔韧性,另一方面要求传感器能应对较强的电磁干扰环境,传统的电测法几乎失效。针对上述问题,设计设计了一种新型的漏水传感监测系统,具有针对性、高实时性、高分辨等特性,而且还具有重要的现实意义。系统基于光纤侧向耦合效应,利用漏水事件改变传感探针耦合区域介质的折射率,引起输出光强突变的原理,设计了相关解调电路与上位机用户界面。系统详细介绍了漏水监测系统中传感器检测控制模块、漏水位点定位模块、弱光检测模块、信号采集和数字滤波模块、STM32主控模块、RS-422传输控制模块、用户界面模块等。采用寻址定位的方式完成漏水位点的定位,寻址的方式是采用主控芯片不断下发循环递增码,结合寻址电路,控制传感探针工作;弱光检测模块作用实现光电的转化,同时使得信号满足信号采集的标准;由于光信号容易引入外部干扰,为了防止对漏水检测信号的误判,也为了降低模拟电路的...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 漏水传感器的研究背景及意义
1.2 漏水传感器的研究现状及趋势
1.2.1 漏水检测的方式方法
1.2.2 国内外发展和研究现状
1.3 论文的主要内容和章节安排
1.4 本章小结
2 漏水监测系统整体方案的设计及关键技术分析
2.1 系统的技术指标及要求
2.2 系统的总体方案设计
2.3 系统的关键技术分析
2.3.1 高精度传感探针的设计
2.3.2 弱光检测电路的设计
2.3.3 数字滤波设计
2.3.4 带式传感器级联方式的设计
2.3.5 漏水监测判定方法设计
2.4 本章小结
3 光纤侧向耦合效应的漏水检测原理分析及传感带设计
3.1 光纤侧向耦合效应的漏水检测原理
3.2 漏水检测传感带的设计
3.2.1 传感探针侧向耦合结构的设计
3.2.2 传感带的设计
3.2.3 传感带封装结构设计
3.3 漏水位点的定位原理
3.4 本章小结
4 漏水监测系统的硬件电路设计及用户界面设计
4.1 弱光检测电路的设计实现
4.1.1 弱光检测电路几种放大模型对比
4.1.2 光电前置放大电路的设计
4.1.3 光电后级放大电路的设计
4.2 主控模块的设计
4.2.1 ADC采样方式
4.2.2 数字滤波模型设计
4.2.3 寻址定位的实现方式
4.3 系统的数据传输及硬件级联方式
4.4 电源模块设计
4.5 用户界面设计
4.5.1 基准值设定
4.5.2 系统标定和阈值设定
4.5.3 实时监测显示
4.5.4 二值状态监测显示
4.6 本章小结
5 漏水监测系统的实验结果及误差分析
5.1 系统测试的实验环境搭建
5.2 系统各模块噪声分析
5.2.1 光源噪声
5.2.2 光电二极管噪声
5.2.3 放大模块噪声
5.2.4 电源模块噪声
5.3 系统的基本功能测试
5.3.1 传感带测试
5.3.2 系统功能测试
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 下一步工作建议与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光纤光栅传感的盾尾密封泄漏监测试验研究及分析[J]. 孙志洪,王宁. 隧道建设(中英文). 2020(03)
[2]油气管道周向励磁漏磁检测技术优势与发展前景[J]. 杨辉,王富祥,玄文博,雷铮强,考青鹏. 油气田地面工程. 2020(03)
[3]锅炉定检中磁粉检测方法应用研究[J]. 孙丹. 中国设备工程. 2020(04)
[4]声发射技术在压力容器裂纹检测中的应用[J]. 王枭,杨剑锋,陈良超. 化学工程师. 2019(12)
[5]改进的马赫-曾德尔干涉仪的光纤传感定位系统[J]. 郭继坤,曹权,贾皓翔. 黑龙江科技大学学报. 2019(06)
[6]基于锁相放大原理的微弱信号检测装置的研制[J]. 张洗玉,杨鹏,张琛其,陈郓城,朱頔,于妮. 中国仪器仪表. 2019(09)
[7]漏磁检测技术在常压储罐检测中的应用[J]. 满方. 科技资讯. 2019(25)
[8]一种单模-多模-单模结构的干涉型光纤温度传感器[J]. 王迎勋,王彩峰,王香,胡倩,王妍力,刘太伟. 低温物理学报. 2019(04)
[9]基于侧向耦合结构的准分布式光纤液漏传感器[J]. 高小龙,王刚,翟成瑞,张彦军,侯钰龙. 光学技术. 2019(04)
[10]声发射检测仪硬件及孔状泄漏实测综合性能评价研究[J]. 张易农,胡博,彭静. 中国计量. 2019(06)
博士论文
[1]基于OFDM的室内可见光通信关键技术研究[D]. 张天.吉林大学 2016
[2]缸套耐磨涂层及界面特性的无损检测研究[D]. 王兴国.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]阶梯型单模光纤中的受激布里渊散射传感特性[D]. 周安冉.北京交通大学 2019
[2]非介入式超声波液位测量系统关键技术的研究[D]. 张亮.中北大学 2019
[3]基于OFDR的分布式光纤振动传感器研究[D]. 熊竹.电子科技大学 2016
[4]基于相干光时域反射计的温度传感技术的研究[D]. 冯凯滨.浙江大学 2016
[5]分布式光纤机械振动传感器系统性能的研究[D]. 王文龙.上海工程技术大学 2015
[6]微弱光信号检测系统的设计与研究[D]. 杨晓娅.郑州大学 2014
[7]半导体激光成像雷达接收电路的研制[D]. 任建国.国防科学技术大学 2005
本文编号：3676877
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 漏水传感器的研究背景及意义
1.2 漏水传感器的研究现状及趋势
1.2.1 漏水检测的方式方法
1.2.2 国内外发展和研究现状
1.3 论文的主要内容和章节安排
1.4 本章小结
2 漏水监测系统整体方案的设计及关键技术分析
2.1 系统的技术指标及要求
2.2 系统的总体方案设计
2.3 系统的关键技术分析
2.3.1 高精度传感探针的设计
2.3.2 弱光检测电路的设计
2.3.3 数字滤波设计
2.3.4 带式传感器级联方式的设计
2.3.5 漏水监测判定方法设计
2.4 本章小结
3 光纤侧向耦合效应的漏水检测原理分析及传感带设计
3.1 光纤侧向耦合效应的漏水检测原理
3.2 漏水检测传感带的设计
3.2.1 传感探针侧向耦合结构的设计
3.2.2 传感带的设计
3.2.3 传感带封装结构设计
3.3 漏水位点的定位原理
3.4 本章小结
4 漏水监测系统的硬件电路设计及用户界面设计
4.1 弱光检测电路的设计实现
4.1.1 弱光检测电路几种放大模型对比
4.1.2 光电前置放大电路的设计
4.1.3 光电后级放大电路的设计
4.2 主控模块的设计
4.2.1 ADC采样方式
4.2.2 数字滤波模型设计
4.2.3 寻址定位的实现方式
4.3 系统的数据传输及硬件级联方式
4.4 电源模块设计
4.5 用户界面设计
4.5.1 基准值设定
4.5.2 系统标定和阈值设定
4.5.3 实时监测显示
4.5.4 二值状态监测显示
4.6 本章小结
5 漏水监测系统的实验结果及误差分析
5.1 系统测试的实验环境搭建
5.2 系统各模块噪声分析
5.2.1 光源噪声
5.2.2 光电二极管噪声
5.2.3 放大模块噪声
5.2.4 电源模块噪声
5.3 系统的基本功能测试
5.3.1 传感带测试
5.3.2 系统功能测试
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 下一步工作建议与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光纤光栅传感的盾尾密封泄漏监测试验研究及分析[J]. 孙志洪,王宁. 隧道建设(中英文). 2020(03)
[2]油气管道周向励磁漏磁检测技术优势与发展前景[J]. 杨辉,王富祥,玄文博,雷铮强,考青鹏. 油气田地面工程. 2020(03)
[3]锅炉定检中磁粉检测方法应用研究[J]. 孙丹. 中国设备工程. 2020(04)
[4]声发射技术在压力容器裂纹检测中的应用[J]. 王枭,杨剑锋,陈良超. 化学工程师. 2019(12)
[5]改进的马赫-曾德尔干涉仪的光纤传感定位系统[J]. 郭继坤,曹权,贾皓翔. 黑龙江科技大学学报. 2019(06)
[6]基于锁相放大原理的微弱信号检测装置的研制[J]. 张洗玉,杨鹏,张琛其,陈郓城,朱頔,于妮. 中国仪器仪表. 2019(09)
[7]漏磁检测技术在常压储罐检测中的应用[J]. 满方. 科技资讯. 2019(25)
[8]一种单模-多模-单模结构的干涉型光纤温度传感器[J]. 王迎勋,王彩峰,王香,胡倩,王妍力,刘太伟. 低温物理学报. 2019(04)
[9]基于侧向耦合结构的准分布式光纤液漏传感器[J]. 高小龙,王刚,翟成瑞,张彦军,侯钰龙. 光学技术. 2019(04)
[10]声发射检测仪硬件及孔状泄漏实测综合性能评价研究[J]. 张易农,胡博,彭静. 中国计量. 2019(06)
博士论文
[1]基于OFDM的室内可见光通信关键技术研究[D]. 张天.吉林大学 2016
[2]缸套耐磨涂层及界面特性的无损检测研究[D]. 王兴国.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]阶梯型单模光纤中的受激布里渊散射传感特性[D]. 周安冉.北京交通大学 2019
[2]非介入式超声波液位测量系统关键技术的研究[D]. 张亮.中北大学 2019
[3]基于OFDR的分布式光纤振动传感器研究[D]. 熊竹.电子科技大学 2016
[4]基于相干光时域反射计的温度传感技术的研究[D]. 冯凯滨.浙江大学 2016
[5]分布式光纤机械振动传感器系统性能的研究[D]. 王文龙.上海工程技术大学 2015
[6]微弱光信号检测系统的设计与研究[D]. 杨晓娅.郑州大学 2014
[7]半导体激光成像雷达接收电路的研制[D]. 任建国.国防科学技术大学 2005
本文编号：3676877
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