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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