集成化光纤光栅无线传感器设计与实现
光纤光栅传感技术是光纤传感领域中重要的研究内容，在国防、大型建筑、石油化工等领域发挥着重要的作用。光纤光栅传感技术集诸多优良特性于一身，如轻巧、灵敏度高、抗干扰、可灵活复用组网等，但由于受到光源带宽、光纤链路复杂度和光器件成本等因素的限制，大规模组网还面临诸多问题。无线传感器网络是现代物联网技术的重要组成部分，是由大量的传感器节点通过无线通信技术形成的自组织的探测网络。无线传感器节点将数据采集、处理、融合及传输等功能集合于一身，并通过无线的方式实现大规模组网。光纤光栅传感与无线通信技术相结合构成的光纤光栅无线传感网络系统有效融合了二者的优势，为传感技术带来了新的发展方向，成为现代物联网技术的重要新元素。
本论文的工作着眼于光纤光栅无线传感器节点系统设计，实现了基于可调谐M-Z干涉仪和可调谐DFB激光器波长解调模块的光纤光栅无线传感器。主要内容如下：
1.对光纤光栅无线传感技术进行了讨论。简要介绍了光纤传感技术的发展概况；介绍了光纤光栅传感技术和无线传感器技术的原理及技术特点，对光纤光栅波长解调的诸多方法进行了详细讨论。
2.对基于可调谐M-Z干涉仪的光纤光栅波长解调模块进行了系统阐述。详细介绍了基于可调谐M-Z干涉仪的波长解调原理和各重要组件及功能模块。设计并实现了基于可调谐M-Z干涉仪的波长解调模块。
3.对基于可调谐DFB激光器的光纤光栅波长解调模块进行了深入讨论。详细介绍了DFB半导体激光器的特点和工作原理，通过控制DFB激光器工作电流和温度，设计并实现了基于可调谐激光光源的光纤光栅波长解调模块。此方法集成度高，可靠性强，具有较高的测量精度，而且极大地降低了无线传感器节点的成本。
4.设计了基于可调谐DFB激光器的FBG无线传感器节点，包括无线通信模块、硬件、软件和供电模块。实现了小规模的FBG无线传感网络。讨论了基于LEACH协议的无线传感网络组成和路由算法。
光纤光栅;M-Z干涉仪;激光器;无线传感网络
南开大学
硕士
光学
刘波
2012
中文
TN925.93;TN253
78
2013-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）