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张旭苹 著

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• 光纤技术
• 传感技术
• 全分布式
• 光纤通信
• 结构健康监测
• 环境监测
• 新型传感

店铺： 科学出版社旗舰店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030363817

商品编码：1257234588

包装：平装

出版时间：2014-08-01

页数：324

字数：400000

正文语种：中文

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图书基本信息

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书名：全分布式光纤传感技术
ISBN：9787030363817
著者：张旭苹
出版社：科学出版社
POD版定价：89元
正文语言：中文
装帧：平装
开本：16
页数：324
字数：400000

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目录

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前言
第1章 光纤传感技术
1.1 光纤传感技术概述
1.1.1 光纤传感技术原理与特点
1.1.2 光纤传感技术的分类
1.2 国内外光纤传感技术的发展历史和现状
1.2.1 国际光纤传感技术的发展历史和现状
1.2.2 我国光纤传感技术的发展历史和现状
1.3 全分布式光纤传感技术
l.3.1 全分布式光纤传感技术的特点
1.3.2 全分布式光纤传感技术的主要参数
1.3.3 全分布式光纤传感技术的应用
1.3.4 全分布式光纤传感技术的发展方向
参考文献
第2章 光纤中的光散射
2.1 光纤中的自发散射谱
2.2 宏观麦克斯韦方程组
2.3 电荷对电磁场的响应
2.4 瑞利散射
2.5 自发拉曼散射
2.6 自发布里渊散射
2.7 受激布里渊散射
2.8 总结
参考文献
第3章 基于瑞利散射的全分布式光纤传感技术
3.1 基于瑞利散射的光纤传感技术原理
3.2 光时域反射(OTDR)技术
3.2.1 OTDR原理
3.2.2 OTDR系统
3.2.3 OTDR的性能指标
3.2.4 OTDR的应用
3.3 相干光时域反射(COTDR)技术
3.3.1 COTDR原理
3.3.2 COTDR系统
3.3.3 超长距离COTDR系统中的非线性效应
3.3.4 COTDR的关键技术
3.3.5 COTDR的应用
3.4 偏振光时域反射(POTDR)技术
3.4.1 单模光纤中的偏振态
3.4.2 POTDR传感技术
3.4.3 POTDR的应用
3.5 光频域反射(OFDR)技术
3.5.1 OFDR原理
3.5.2 OFDR系统
3.5.3 OFDR的应用
参考文献
第4章 基于拉曼散射的全分布式光纤传感技术
4.1 基于拉曼散射的光纤传感技术原理
4.1.1 自发拉曼散射效应
4.1.2 基于拉曼散射的光纤温度传感器原理
4.2 拉曼光时域反射(ROTDR)技术
4.2.1 ROTDR原理
4.2.2 光纤拉曼传感解调原理与技术
4.2.3 光纤拉曼温度传感器的结构、参数与优化设计
4.2.4 光纤拉曼温度传感器的研究现状和发展趋势
4.2.5 拉曼相关双光源自校正光纤拉曼温度传感器
4.2.6 脉冲编码光源光纤拉曼温度传感器
4.2.7 基于非线性散射效应融合原理的光纤传感器
4.2.8 拉曼散射传感信号的采集和处理技术
4.3 拉曼光频域反射(ROFDR)技术
4.3.1 ROFDR原理
4.3.2 ROFDR的空间分辨率和传感距离
4.3.3 ROTDR和ROFDR的对比
4.3.4 ROFDR的研究现状
4.4 全分布式光纤拉曼温度传感器的应用
4.4.1 在智能电网中的应用
4.4.2 在地铁中的应用
4.4.3 在油井和石油管道监测中的应用
4.5 总结
参考文献
第5章 基于布里渊散射的全分布式光纤传感技术
5.1 研究概况
5.2 技术原理
5.2.1 光纤中的布里渊散射
5.2.2 基于布里渊散射的传感机制
5.3 布里渊光时域反射(BOTDR)技术
5.3.1 BOTDR原理
5.3.2 直接探测型BOTDR
5.3.3 相干探测型BOTDR
5.3.4 BOTDR中的交叉敏感问题
5.3.5 BOTDR系统性能改善方案
5.4 布里渊光时域分析(BOTDA)技术
5.4.1 BOTDA原理
5.4.2 基于差分脉冲对的BOTDA
5.4.3 基于序列脉冲光的B0TDA
5.4.4 其他一些B0TDA
5.5 布里渊光频域分析(BOFDA)技术
5.6 布里渊光栅的产生及传感应用
5.6.1 布里渊光栅的特性
5.6.2 布里渊光栅的产生和读取
5.6.3 基于布里渊光栅的温度和应变传感器
5.7 布里渊光纤传感技术的应用
5.7.1 在结构健康监测中的应用
5.7.2 在通信领域中的应用
5.7.3 在智能电网中的应用
参考文献

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光纤传感的无限可能：洞悉微观世界，掌控宏观局面 在科技飞速发展的今天，我们对世界的认知和掌控能力正以前所未有的速度深化。从宇宙的宏大尺度到物质的微观结构，人类的探索从未止步。而在众多前沿技术中，光纤传感以其独特的优势，正逐渐成为连接物理世界与数字信息之间的桥梁，为我们揭示那些肉眼不可见、传统传感器难以触及的奥秘。 本书并非详述某一特定领域的应用，而是旨在为你展开一幅光纤传感技术的宏伟画卷，揭示其背后的科学原理、多样的实现途径以及它们如何共同构建起一个更加智能、高效、安全的感知体系。我们并非聚焦于“按需印刷”这一商业模式，也不是深入探讨“分布式”的概念本身，而是深入剖析那些让光纤能够“感知”的精妙设计和物理规律。 第一章：光之脉搏——光纤传感的基本原理 本章将带你走进光纤传感的“心脏”，探究光波在其中是如何传递信息，又如何被外界的物理量所“调制”。我们将从最基础的光的性质入手，包括光的传播、反射、折射和干涉等现象，并以此为基础，解释光纤传感的核心机制。 光纤作为传感载体的优势： 我们会详细阐述为什么光纤能够成为如此理想的传感介质。其在电磁干扰下的稳定性、绝缘性、轻质化、耐腐蚀性以及可塑性等优点，将为你描绘出一个“无所不能”的传感骨架。 物理量与光信号的转化： 这一部分是本章的重中之重。我们将深入解析，当温度、压力、应变、位移、振动，甚至化学物质等物理量发生变化时，是如何通过各种物理效应影响光在光纤中的传播。这包括： 光纤折射率的变化： 温度和应变是影响光纤折射率最直接的因素。我们将阐述焦耳效应（Joule effect）、压电光效应（photoelastic effect）等在微观层面上的表现，以及它们如何改变光信号的幅度和相位。 光纤长度或模式的变化： 某些传感器会利用光纤长度的微小变化，或者通过激励光纤产生特定的模式（如布里渊散射、拉曼散射），来探测外界的刺激。 表面等离激元共振（SPR）等近场效应： 对于一些基于光纤的化学和生物传感器，我们将介绍如何在光纤表面诱导SPR等现象，实现对特定分子的灵敏检测。 传感机制的分类： 我们将根据不同的传感原理，将各种光纤传感技术进行初步的分类，例如基于散射的、基于干涉的、基于损耗变化的等等，为你构建一个清晰的传感技术框架。 第二章：光纤的“触角”——多种光纤传感器的实现方式 在本章中，我们将走出理论的殿堂，走进各种巧妙的光纤传感器设计。这里没有“按需印刷”的模式，也没有“分布式”的笼统概念，而是关注那些具体的光纤器件和技术，它们如何将光纤的感知能力转化为现实。 基于光的散射原理的传感器： 布里渊散射（Brillouin Scattering）： 重点解析布里渊散射如何通过测量光纤内部声波的频率移动来精确感知温度和应变。我们将探讨其高空间分辨率的潜力，以及在结构健康监测中的应用前景。 拉曼散射（Raman Scattering）： 阐述拉曼散射如何提供更丰富的光谱信息，用于识别材料成分和检测特定物质，例如环境监测中的污染物检测。 基于光纤光栅（Fiber Grating）的传感器： 长周期光栅（Long Period Grating, LPG）： 介绍LPG如何通过耦合不同模式的光来实现对周围环境折射率的变化敏感，常用于折射率传感。 倾斜光栅（Tilted Fiber Grating, TFG）： 探讨TFGs如何用于更宽范围的应变和温度测量，以及其在多参数传感中的潜在价值。 相移光栅（Phase-Shifted Fiber Grating）： 详解相移光栅如何显著提高传感器的灵敏度和分辨率，特别是在精密测量领域。 基于干涉原理的传感器： 马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer, MZI）： 解释MZI如何利用分光和合光原理，将光纤中的微小变化转化为干涉条纹的变化，实现高灵敏度测量。 法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot Interferometer, FPI）： 剖析FPI如何通过多光束干涉，实现对压力、温度等参数的精确测量，尤其是在恶劣环境下。 其他创新型光纤传感器： 光纤光子晶体（Photonic Crystal Fiber, PCF）： 介绍PCF独特的结构如何赋予光纤全新的光学特性，以及其在新型传感器设计中的应用，例如用于气体传感或生物传感。 表面等离激元光纤传感器： 聚焦于如何在光纤表面构建SPR等结构，实现对微量物质的超灵敏检测。 第三章：光纤的“神经末梢”——光纤传感技术的应用场景 光纤传感的魅力在于其广泛的应用前景，能够为各个领域带来革命性的提升。本章将聚焦于光纤传感在不同场景下的具体实践，展现其强大的感知能力如何转化为实际的价值。 结构健康监测（Structural Health Monitoring, SHM）： 桥梁、隧道、大坝等基础设施： 详细介绍光纤传感器如何埋设在结构内部，实时监测应力、应变、温度和裂纹扩展，提前预警潜在风险，保障公共安全。 飞机、火车、船舶等交通工具： 探讨光纤传感在提高交通工具安全性方面的作用，例如监测机翼的弯曲、车厢的振动以及船体的应力分布。 工业过程监测与控制： 石油化工： 在高温、高压、腐蚀性环境中，光纤传感器如何实现对温度、压力、液位等参数的精确测量，保障生产安全和效率。 电力系统： 实时监测输电线路的温度、电缆的应力，以及变压器的运行状态，防止过载和故障。 制造业： 在精密加工过程中，利用光纤传感器监测刀具的磨损、工件的变形，提高产品质量。 环境监测与地球物理探测： 土壤湿度与温度监测： 助力精准农业，优化灌溉策略。 地震监测与地质勘探： 探测地下的微小位移和振动，提高地震预报的准确性。 水体污染监测： 利用光纤传感器实时检测水中的污染物，守护生态环境。 空气质量监测： 识别空气中的有害气体，为环境保护提供数据支持。 医疗健康领域的创新应用： 微创手术器械： 搭载微型光纤传感器，提高手术的精准度和安全性。 生物传感器： 检测血液、体液中的特定生物标记物，实现疾病的早期诊断。 可穿戴设备： 作为非侵入式生理信号监测的载体，例如心率、呼吸频率等。 航空航天领域的特殊需求： 高空环境监测： 在极端温度和压力下，光纤传感器能够稳定工作，监测飞行器的关键参数。 空间站和卫星的健康监测： 确保航天器的长期运行安全。 第四章：光纤传感的未来展望 在本章中，我们将跳出具体的器件和应用，放眼光纤传感技术的未来发展趋势。我们将探讨哪些技术瓶颈亟待突破，哪些新兴领域将为光纤传感带来新的机遇。 智能化与网络化： 探讨如何将光纤传感与物联网、人工智能相结合，实现数据的智能分析、自主诊断和预测性维护。 多功能与集成化： 追求单一光纤传感器同时测量多种参数的能力，以及将不同传感功能集成到同一根光纤上的可能性。 微型化与柔性化： 致力于开发更小巧、更灵活的光纤传感器，以适应更广泛的应用场景，特别是与生物体、柔性电子设备等结合。 新材料与新工艺： 探索新型光纤材料（如量子点掺杂光纤、二维材料涂覆光纤）以及先进制造工艺，进一步提升传感器的性能和功能。 传感网络的复杂化与智能化管理： 随着传感器数量的指数级增长，如何构建高效、可靠、易于管理的传感网络将是未来的重要课题。 本书旨在为你提供一个全面而深入的光纤传感技术视角，让你理解这项技术是如何通过精妙的设计和物理原理，为我们打开感知世界的新维度。我们希望通过严谨的论述和丰富的案例，让你领略光纤传感技术的强大潜力和无限可能，激发你在相关领域的思考与探索。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对前沿科技充满好奇心的技术爱好者，虽然不是专业的学术研究人员，但对能够改变我们生活和工作方式的新技术总是抱有浓厚兴趣。我最近关注到了关于智能城市和工业物联网的讨论，其中提到光纤传感技术在其中扮演着越来越重要的角色。这本书的名字《[按需印刷] 全分布式光纤传感技术》引起了我的注意，听起来就好像是把这项复杂的技术“量身定做”地呈现在读者面前。我脑海里勾勒出的场景是，书中不会只堆砌晦涩难懂的公式，而是会用一种更易于理解的方式，去阐述这项技术是如何工作的。我想象着，它可能会从基础的光学原理讲起，然后逐步深入到分布式传感的具体实现，可能还会穿插一些趣味性的比喻或者类比，让非专业人士也能大致领略其精妙之处。我尤其期待书中能有一些关于这项技术未来发展趋势的展望，比如它将如何在智能交通、环境监测、甚至医疗健康等领域发挥更大的作用。如果书中还能分享一些实际的应用案例，哪怕是概念性的，让我看到这项技术如何从实验室走向现实，那就更具吸引力了。我对“按需印刷”这个概念也很好奇，这是否意味着这本书的内容会随着技术的发展而更新，或者能够根据读者的需求定制内容？

评分☆☆☆☆☆

我是一位在工程领域摸爬滚打多年的工程师，工作中经常需要处理各种传感器数据，对于能提供高精度、长距离监测的解决方案一直非常关注。我看到这本书的名字，第一反应就是它可能是一本非常实用的技术参考书。在我的职业生涯中，我曾遇到过一些监测项目，对于传统的点式传感器，其部署成本高、覆盖范围有限等问题让我头疼不已。而“全分布式光纤传感技术”这个概念，立刻勾起了我的兴趣，因为它似乎能解决我一直以来面临的难题。我猜测书中会详细介绍如何利用一根光纤实现对整个区域的连续监测，这在很大程度上可以降低布点和维护成本。我特别希望书中能够深入讲解不同分布式传感技术的具体实现方式，例如如何利用光纤的散射效应来感知温度、应力、应变等物理量。如果书中还能提供一些关于系统设计、安装调试以及数据分析的具体指导，那就再好不过了。例如，在实际工程中，如何平衡传感器的灵敏度和抗干扰能力，如何根据不同的应用场景选择合适的光纤类型和光源，以及如何有效地处理和解读海量的传感数据，这些都是我非常关心的问题。我希望能在这本书中找到这些问题的答案，并将其应用到我未来的工作中。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对环境监测和灾害预警系统有着浓厚兴趣的普通公众。我最近了解到，很多大型工程项目，例如大坝、桥梁、输油管道等，都需要进行实时的健康监测，以防止潜在的风险。当我看到《[按需印刷] 全分布式光纤传感技术》这个书名时，我非常好奇。我理解“光纤传感”大概就是利用光纤来感知一些物理量的变化，而“分布式”和“全”则让我联想到，它可能是一种可以覆盖很大范围，并且能够提供连续数据的监测方式。我希望这本书能够用通俗易懂的语言，向我解释这项技术到底是怎么工作的。比如，它是如何利用一根细细的光纤来“感觉”到地面的震动、温度的变化，甚至是液体泄漏的？如果书中能配上一些生动的插图或者模型，那就更好了，能帮助我更直观地理解其中的原理。我特别期待书中能分享一些实际的案例，比如这项技术是如何帮助监测地震、山体滑坡，或者在一些极端环境下进行监测的。如果这本书还能解释一下“按需印刷”是什么意思，对我这种不属于专业人士的读者来说，会更容易理解这本书的价值所在。我希望这本书能够让我对这项“黑科技”有一个基本的认识，并感受到它在保障我们安全、保护环境方面所起到的重要作用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新兴技术感兴趣的读者，我经常在各种科技论坛和行业展会上搜寻有价值的信息。《[按需印刷] 全分布式光纤传感技术》这个书名，给我一种“与时俱进”和“面向未来”的感觉。我猜测这本书不仅仅是一本静态的技术手册，或许更像是一个动态的知识平台。我期待书中能够包含最新的技术进展，比如在材料科学、信号处理算法以及人工智能等领域与分布式光纤传感技术结合的创新应用。比如，如何利用机器学习来优化传感器的性能，如何将光纤传感网络与大数据分析相结合，从而实现更智能化的监测和预警。我对“按需印刷”这个方式也颇感好奇，它是否意味着这本书的内容会根据最新的研究成果和市场需求进行更新，让读者始终能接触到最前沿的知识？我希望书中不仅仅是技术本身的介绍，更能包含一些前瞻性的分析，例如这项技术在未来可能面临的挑战，以及如何克服这些挑战，推动其更广泛的应用。我希望这本书能够为我打开一扇通往未来智能感知世界的大门，让我对这项技术的潜力和发展方向有一个更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就很有深度，像是一本专业性很强的技术手册。我是一名光学工程方向的研究生，平时就对新兴的光纤传感技术非常感兴趣。最近在了解分布式光纤传感器的应用场景时，看到了这本书的目录，里面涉及了多种新型的光纤分布式传感技术，比如布里渊散射、拉曼散射、光时域反射（OTDR）以及一些更前沿的，我之前只在论文里零星接触到的概念。光是看书名，我就能想象到书中会详细介绍这些技术的原理、模型，甚至可能还有一些实际工程案例的分析，这对于我正在做的项目来说，绝对是极大的帮助。尤其“全分布式”这个词，让我联想到能够实现长距离、连续监测的系统，这在很多大型基础设施的健康监测领域，例如桥梁、管道、隧道等，是不可或缺的。我期待书中能够深入讲解不同技术在不同应用场景下的优劣势对比，以及如何根据实际需求选择合适的技术方案。此外，对于一些核心的算法和数据处理方法，如果能有详细的介绍，那就更完美了，毕竟实际应用中，数据的准确性和可靠性是至关重要的。我希望能在这本书里找到关于如何提高传感精度的技巧，以及一些减少环境干扰的有效手段。