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光纤光栅传感器双光栅匹配解调法的深入研究的开题报告

一、课题背景及目的

在工业领域，传感器技术发挥着重要的作用，其中光纤传感器具有高精度、高可靠性、防干扰等特点，广泛应用于工业自动化、航空航天、轨道交通、化工石油等领域。传统的光纤传感器一般采用Interferometric或者布里渊光学实现，但由于其传感距离受到一定的限制，因此在大距离高精度测量中不太适用。为了解决这个问题，科学家们提出了光栅型传感器。

光纤光栅传感器是利用光栅压缩或拉伸光纤光栅的光程差变化来实现物理量的测量，如位移、力、压力、温度、应变等。为了提高光栅型传感器的测量精度，双光栅匹配解调方法被广泛采用。该方法利用两个光栅间距离的改变来检测被测物理量的变化。然而，随着测量距离加大，其加速度误差也会随之增加，因此需要对其进行一定的研究。

本课题旨在深入研究光纤光栅传感器双光栅匹配解调法，分析误差来源及其影响因素，提出相应的解决方法，以提高光栅型传感器在大距离高精度测量领域的应用能力。

二、研究内容及方法

（1）分析光纤光栅传感器双光栅匹配解调法的基本原理和实现方法，了解其优缺点和适用范围；

（2）分析双光栅匹配解调法在大距离高精度测量中的误差来源和影响因素，如偏振器耦合不均、非线性扫描、过渡段、相位调制等；

（3）针对误差来源和影响因素进行相应的理论分析和模拟计算，探讨不同因素对测量误差的影响；

（4）提出相应的解决方法，如偏振器优化设计、非线性扫描校正、过渡段优化等，以提高光栅型传感器的测量精度和适用范围；

（5）设计实验验证改进后的双光栅匹配解调法的测量精度和适用范围。

采用理论分析和模拟计算相结合的方法，通过建立相应的数学模型，对误差来源和影响因素进行分析和计算，并提出相应的解决方法。最后设计实验，验证方法的有效性和改进后的传感器测量性能。

三、预期成果

（1）深入研究光纤光栅传感器双光栅匹配解调法的原理和实现方法，了解其优缺点和适用范围；

（2）分析误差来源和影响因素，提出相应的解决方法，以提高光栅型传感器的测量精度和适用范围；

（3）设计实验验证改进后的双光栅匹配解调法的测量精度和适用范围。

四、研究进度安排

第一年：分析光纤光栅传感器双光栅匹配解调法的基本原理和实现方法，了解其优缺点和适用范围；分析误差来源和影响因素；建立相应的数学模型，进行理论分析和模拟计算。

第二年：基于理论分析结果，提出相应的解决方法，如偏振器优化设计、非线性扫描校正、过渡段优化等；设计实验，验证方法的有效性和改进后的传感器测量性能。

第三年：总结研究成果，撰写论文并提交。

五、参考文献

[1]ZhangJ,LiuJ,LinH,etal.HighlysensitivegaspressuresensorbasedonSOImicro-ringresonator[J].Opticsexpress,2013,21(4):4562-4570.

[2]BaoX,ChenL.RecentprogressinBrillouinfrequencyshiftbaseddistributedopticalfibersensors[J].Sensors,2011,11(4):4152-4187.

[3]ZhouH,LinX,LiH,etal.Afiber-opticmetalmagneticmemorysensorbasedonfield-assistedscanning[J].Sensors,2015,15(5):9995-10009.

[4]TianY,WangY,LiuS,etal.CoherentRayleigh-backscatterOTDRforhighspatialresolutiontemperaturesensing[J].Opticsexpress,2016,24(22):25267-25277.

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