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第1章 光纤传感网概述1

1.1光纤传感网与物联网1

1.1.1物联网1

1.1.2光纤传感网基础知识4

1.1.3光纤传感网和光纤通信网8

1.2分立式光纤传感网11

1.2.1基于法布里-珀罗传感单元的光纤传感网12

1.2.2基于光纤光栅传感单元的光纤传感网14

1.3分布式光纤传感网21

1.3.1基于瑞利散射的分布式光纤传感网21

1.3.2基于拉曼散射的分布式光纤传感网23

1.3.3基于布里渊效应的分布式光纤传感网24

1.3.4基于光频域反射技术的分布式光纤传感网27

1.3.5基于长距离干涉技术的分布式光纤传感网32

1.4混合式光纤传感网34

1.4.1基于FBG和光频域反射技术的混合式光纤传感网34

1.4.2基于FBG和保偏光纤的混合式光纤传感网39

1.5光纤传感网发展现状及趋势44

1.5.1光纤传感网的发展现状44

1.5.2光纤传感网的应用领域53

1.5.3光纤传感网的发展趋势56

第2章 光纤传感网的组网及拓扑结构58

2.1光纤传感网的组网方法58

2.1.1光纤传感网组网时的简单结构58

2.1.2光纤传感网组网的复用技术59

2.1.3光纤传感网组网时的其他技术71

2.2光纤传感网的拓扑结构74

2.2.1星形拓扑结构74

2.2.2环形拓扑结构76

2.2.3总线型拓扑结构79

2.2.4三角形拓扑结构81

2.2.5混合型拓扑结构85

2.2.6可自愈光纤传感网拓扑结构88

2.3光纤传感网的网络体系结构93

2.3.1物理体系结构93

2.3.2软件体系结构94

2.3.3通信体系结构96

第3章 光纤传感网鲁棒性评估102

3.1光纤传感网的鲁棒性评估模型102

3.1.1支持向量机学习方法103

3.1.2光纤传感网鲁棒性评估模型建立105

3.1.3基本拓扑结构的光纤传感网鲁棒性表达式108

3.2鲁棒性影响因素分析112

3.2.1衰减系数α、阈值γ及传感器数目N的影响112

3.2.2监测区域的影响115

3.3鲁棒性评估模型的应用117

3.3.1蒙特卡罗方法的误差分析117

3.3.2基本拓扑结构的鲁棒性计算120

3.3.3鲁棒性评估实验127

3.4光纤传感网中传感器的优化布设131

3.4.1光纤传感网中传感器优化布设理论研究132

3.4.2一维光纤传感网中传感器优化布设141

3.4.3二维光纤传感网中传感器优化布设146

第4章 光纤传感网编码和扩容151

4.1分立式光纤传感网的复用151

4.1.1光纤光栅传感网复用技术151

4.1.2光纤法布里-珀罗传感网复用技术163

4.2分布式光纤传感网的编码172

4.2.1分布式光纤传感网的光频域反射编码基本原理与种类172

4.2.2光时域反射编码技术173

4.2.3光频域反射编码技术175

4.3混合式光纤传感网的系统结构与扩容183

4.3.1混合式光纤传感网的系统结构183

4.3.2混合式光纤传感网的扩容186

第5章 光纤传感网的数据处理188

5.1光纤传感网的信号去噪188

5.1.1传感信号处理算法189

5.1.2拉曼散射传感信号的采集和处理技术194

5.2光纤传感网的数据特征提取200

5.2.1基于功率谱分析的信号特征提取200

5.2.2基于时频分析的信号特征提取205

5.3光纤传感网的数据融合209

5.3.1多传感器数据融合理论209

5.3.2多传感器数据融合实例219

5.4光纤传感网的智能信息处理228

5.4.1光纤传感网数据库229

5.4.2光纤传感网的智能联动系统232

5.4.3光纤传感网远程信息系统233

第6章 光纤智能传感网241

6.1具有自诊断功能的三角对称式光纤传感网241

6.1.1三角对称式光纤传感网的系统构成241

6.1.2自诊断的理论基础242

6.1.3故障点对自诊断的影响247

6.1.4依据概率分析优化网络的使用250

6.1.5自诊断理论依据的实验验证257

6.2多总线型光纤智能传感网的自诊断及自愈研究260

6.2.1多总线型光纤传感网的构建260

6.2.2智能控制系统对传感器故障自诊断及自愈的实现264

6.2.3控制节点的硬件设计269

6.2.4上下位机的软件设计274

6.2.5多种类型光纤传感器的加载实验277

6.3多环形光纤传感网的实验研究280

6.3.1多环形光纤传感网的设计281

6.3.2混合式光纤传感器的结构设计284

6.3.3控制系统软硬件设计284

6.3.4多参量传感实验结果分析285

第7章 光纤传感网在工程实际中的应用288

7.1光纤传感网在航空航天领域的应用288

7.1.1光纤传感器在航空航天领域的应用289

7.1.2光纤传感网在航空领域的应用290

7.1.3光纤传感网在航天领域的应用292

7.2光纤传感网在电力电子领域的应用295

7.2.1高压光纤电压/电流互感296

7.2.2光纤拉曼传感网在电力电子领域的应用304

7.2.3光纤传感网在油罐群感温火灾探测系统中的应用308

7.3光纤传感网在土木工程中的应用311

7.3.1光纤传感技术在土木工程领域面临的问题313

7.3.2光纤传感技术在土木工程中的应用316

7.3.3光纤传感网在土木领域的具体应用实例318

7.4光纤传感网在安全监测领域的应用320

7.4.1光纤传感安防监测原理321

7.4.2基于双马赫-曾德尔干涉原理的光纤传感安防系统324

7.4.3基于迈克耳孙干涉原理的光纤传感安防系统327

7.4.4基于光频域反射技术的光纤传感网监测系统330

7.4.5基于FBG和光频域反射技术的混合式光纤传感安防系统333

7.4.6基于FBG和分布式光纤扰动技术的混合式光纤传感安防系统334

参考文献337