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張旭蘋 著

圖書標籤:

• 光縴傳感
• 分布式光縴傳感
• 按需印刷
• 光縴技術
• 傳感技術
• 全分布式
• 光縴通信
• 結構健康監測
• 環境監測
• 新型傳感

店鋪： 科學齣版社旗艦店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030363817

商品編碼：1257234588

包裝：平裝

齣版時間：2014-08-01

頁數：324

字數：400000

正文語種：中文

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圖書基本信息

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書名：全分布式光縴傳感技術
ISBN：9787030363817
著者：張旭蘋
齣版社：科學齣版社
POD版定價：89元
正文語言：中文
裝幀：平裝
開本：16
頁數：324
字數：400000

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目錄

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前言
第1章 光縴傳感技術
1.1 光縴傳感技術概述
1.1.1 光縴傳感技術原理與特點
1.1.2 光縴傳感技術的分類
1.2 國內外光縴傳感技術的發展曆史和現狀
1.2.1 國際光縴傳感技術的發展曆史和現狀
1.2.2 我國光縴傳感技術的發展曆史和現狀
1.3 全分布式光縴傳感技術
l.3.1 全分布式光縴傳感技術的特點
1.3.2 全分布式光縴傳感技術的主要參數
1.3.3 全分布式光縴傳感技術的應用
1.3.4 全分布式光縴傳感技術的發展方嚮
參考文獻
第2章 光縴中的光散射
2.1 光縴中的自發散射譜
2.2 宏觀麥剋斯韋方程組
2.3 電荷對電磁場的響應
2.4 瑞利散射
2.5 自發拉曼散射
2.6 自發布裏淵散射
2.7 受激布裏淵散射
2.8 總結
參考文獻
第3章 基於瑞利散射的全分布式光縴傳感技術
3.1 基於瑞利散射的光縴傳感技術原理
3.2 光時域反射(OTDR)技術
3.2.1 OTDR原理
3.2.2 OTDR係統
3.2.3 OTDR的性能指標
3.2.4 OTDR的應用
3.3 相乾光時域反射(COTDR)技術
3.3.1 COTDR原理
3.3.2 COTDR係統
3.3.3 超長距離COTDR係統中的非綫性效應
3.3.4 COTDR的關鍵技術
3.3.5 COTDR的應用
3.4 偏振光時域反射(POTDR)技術
3.4.1 單模光縴中的偏振態
3.4.2 POTDR傳感技術
3.4.3 POTDR的應用
3.5 光頻域反射(OFDR)技術
3.5.1 OFDR原理
3.5.2 OFDR係統
3.5.3 OFDR的應用
參考文獻
第4章 基於拉曼散射的全分布式光縴傳感技術
4.1 基於拉曼散射的光縴傳感技術原理
4.1.1 自發拉曼散射效應
4.1.2 基於拉曼散射的光縴溫度傳感器原理
4.2 拉曼光時域反射(ROTDR)技術
4.2.1 ROTDR原理
4.2.2 光縴拉曼傳感解調原理與技術
4.2.3 光縴拉曼溫度傳感器的結構、參數與優化設計
4.2.4 光縴拉曼溫度傳感器的研究現狀和發展趨勢
4.2.5 拉曼相關雙光源自校正光縴拉曼溫度傳感器
4.2.6 脈衝編碼光源光縴拉曼溫度傳感器
4.2.7 基於非綫性散射效應融閤原理的光縴傳感器
4.2.8 拉曼散射傳感信號的采集和處理技術
4.3 拉曼光頻域反射(ROFDR)技術
4.3.1 ROFDR原理
4.3.2 ROFDR的空間分辨率和傳感距離
4.3.3 ROTDR和ROFDR的對比
4.3.4 ROFDR的研究現狀
4.4 全分布式光縴拉曼溫度傳感器的應用
4.4.1 在智能電網中的應用
4.4.2 在地鐵中的應用
4.4.3 在油井和石油管道監測中的應用
4.5 總結
參考文獻
第5章 基於布裏淵散射的全分布式光縴傳感技術
5.1 研究概況
5.2 技術原理
5.2.1 光縴中的布裏淵散射
5.2.2 基於布裏淵散射的傳感機製
5.3 布裏淵光時域反射(BOTDR)技術
5.3.1 BOTDR原理
5.3.2 直接探測型BOTDR
5.3.3 相乾探測型BOTDR
5.3.4 BOTDR中的交叉敏感問題
5.3.5 BOTDR係統性能改善方案
5.4 布裏淵光時域分析(BOTDA)技術
5.4.1 BOTDA原理
5.4.2 基於差分脈衝對的BOTDA
5.4.3 基於序列脈衝光的B0TDA
5.4.4 其他一些B0TDA
5.5 布裏淵光頻域分析(BOFDA)技術
5.6 布裏淵光柵的産生及傳感應用
5.6.1 布裏淵光柵的特性
5.6.2 布裏淵光柵的産生和讀取
5.6.3 基於布裏淵光柵的溫度和應變傳感器
5.7 布裏淵光縴傳感技術的應用
5.7.1 在結構健康監測中的應用
5.7.2 在通信領域中的應用
5.7.3 在智能電網中的應用
參考文獻

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光縴傳感的無限可能：洞悉微觀世界，掌控宏觀局麵 在科技飛速發展的今天，我們對世界的認知和掌控能力正以前所未有的速度深化。從宇宙的宏大尺度到物質的微觀結構，人類的探索從未止步。而在眾多前沿技術中，光縴傳感以其獨特的優勢，正逐漸成為連接物理世界與數字信息之間的橋梁，為我們揭示那些肉眼不可見、傳統傳感器難以觸及的奧秘。 本書並非詳述某一特定領域的應用，而是旨在為你展開一幅光縴傳感技術的宏偉畫捲，揭示其背後的科學原理、多樣的實現途徑以及它們如何共同構建起一個更加智能、高效、安全的感知體係。我們並非聚焦於“按需印刷”這一商業模式，也不是深入探討“分布式”的概念本身，而是深入剖析那些讓光縴能夠“感知”的精妙設計和物理規律。 第一章：光之脈搏——光縴傳感的基本原理 本章將帶你走進光縴傳感的“心髒”，探究光波在其中是如何傳遞信息，又如何被外界的物理量所“調製”。我們將從最基礎的光的性質入手，包括光的傳播、反射、摺射和乾涉等現象，並以此為基礎，解釋光縴傳感的核心機製。 光縴作為傳感載體的優勢： 我們會詳細闡述為什麼光縴能夠成為如此理想的傳感介質。其在電磁乾擾下的穩定性、絕緣性、輕質化、耐腐蝕性以及可塑性等優點，將為你描繪齣一個“無所不能”的傳感骨架。 物理量與光信號的轉化： 這一部分是本章的重中之重。我們將深入解析，當溫度、壓力、應變、位移、振動，甚至化學物質等物理量發生變化時，是如何通過各種物理效應影響光在光縴中的傳播。這包括： 光縴摺射率的變化： 溫度和應變是影響光縴摺射率最直接的因素。我們將闡述焦耳效應（Joule effect）、壓電光效應（photoelastic effect）等在微觀層麵上的錶現，以及它們如何改變光信號的幅度和相位。 光縴長度或模式的變化： 某些傳感器會利用光縴長度的微小變化，或者通過激勵光縴産生特定的模式（如布裏淵散射、拉曼散射），來探測外界的刺激。 錶麵等離激元共振（SPR）等近場效應： 對於一些基於光縴的化學和生物傳感器，我們將介紹如何在光縴錶麵誘導SPR等現象，實現對特定分子的靈敏檢測。 傳感機製的分類： 我們將根據不同的傳感原理，將各種光縴傳感技術進行初步的分類，例如基於散射的、基於乾涉的、基於損耗變化的等等，為你構建一個清晰的傳感技術框架。 第二章：光縴的“觸角”——多種光縴傳感器的實現方式 在本章中，我們將走齣理論的殿堂，走進各種巧妙的光縴傳感器設計。這裏沒有“按需印刷”的模式，也沒有“分布式”的籠統概念，而是關注那些具體的光縴器件和技術，它們如何將光縴的感知能力轉化為現實。 基於光的散射原理的傳感器： 布裏淵散射（Brillouin Scattering）： 重點解析布裏淵散射如何通過測量光縴內部聲波的頻率移動來精確感知溫度和應變。我們將探討其高空間分辨率的潛力，以及在結構健康監測中的應用前景。 拉曼散射（Raman Scattering）： 闡述拉曼散射如何提供更豐富的光譜信息，用於識彆材料成分和檢測特定物質，例如環境監測中的汙染物檢測。 基於光縴光柵（Fiber Grating）的傳感器： 長周期光柵（Long Period Grating, LPG）： 介紹LPG如何通過耦閤不同模式的光來實現對周圍環境摺射率的變化敏感，常用於摺射率傳感。 傾斜光柵（Tilted Fiber Grating, TFG）： 探討TFGs如何用於更寬範圍的應變和溫度測量，以及其在多參數傳感中的潛在價值。 相移光柵（Phase-Shifted Fiber Grating）： 詳解相移光柵如何顯著提高傳感器的靈敏度和分辨率，特彆是在精密測量領域。 基於乾涉原理的傳感器： 馬赫-曾德爾乾涉儀（Mach-Zehnder Interferometer, MZI）： 解釋MZI如何利用分光和閤光原理，將光縴中的微小變化轉化為乾涉條紋的變化，實現高靈敏度測量。 法布裏-珀羅乾涉儀（Fabry-Perot Interferometer, FPI）： 剖析FPI如何通過多光束乾涉，實現對壓力、溫度等參數的精確測量，尤其是在惡劣環境下。 其他創新型光縴傳感器： 光縴光子晶體（Photonic Crystal Fiber, PCF）： 介紹PCF獨特的結構如何賦予光縴全新的光學特性，以及其在新型傳感器設計中的應用，例如用於氣體傳感或生物傳感。 錶麵等離激元光縴傳感器： 聚焦於如何在光縴錶麵構建SPR等結構，實現對微量物質的超靈敏檢測。 第三章：光縴的“神經末梢”——光縴傳感技術的應用場景 光縴傳感的魅力在於其廣泛的應用前景，能夠為各個領域帶來革命性的提升。本章將聚焦於光縴傳感在不同場景下的具體實踐，展現其強大的感知能力如何轉化為實際的價值。 結構健康監測（Structural Health Monitoring, SHM）： 橋梁、隧道、大壩等基礎設施： 詳細介紹光縴傳感器如何埋設在結構內部，實時監測應力、應變、溫度和裂紋擴展，提前預警潛在風險，保障公共安全。 飛機、火車、船舶等交通工具： 探討光縴傳感在提高交通工具安全性方麵的作用，例如監測機翼的彎麯、車廂的振動以及船體的應力分布。 工業過程監測與控製： 石油化工： 在高溫、高壓、腐蝕性環境中，光縴傳感器如何實現對溫度、壓力、液位等參數的精確測量，保障生産安全和效率。 電力係統： 實時監測輸電綫路的溫度、電纜的應力，以及變壓器的運行狀態，防止過載和故障。 製造業： 在精密加工過程中，利用光縴傳感器監測刀具的磨損、工件的變形，提高産品質量。 環境監測與地球物理探測： 土壤濕度與溫度監測： 助力精準農業，優化灌溉策略。 地震監測與地質勘探： 探測地下的微小位移和振動，提高地震預報的準確性。 水體汙染監測： 利用光縴傳感器實時檢測水中的汙染物，守護生態環境。 空氣質量監測： 識彆空氣中的有害氣體，為環境保護提供數據支持。 醫療健康領域的創新應用： 微創手術器械： 搭載微型光縴傳感器，提高手術的精準度和安全性。 生物傳感器： 檢測血液、體液中的特定生物標記物，實現疾病的早期診斷。 可穿戴設備： 作為非侵入式生理信號監測的載體，例如心率、呼吸頻率等。 航空航天領域的特殊需求： 高空環境監測： 在極端溫度和壓力下，光縴傳感器能夠穩定工作，監測飛行器的關鍵參數。 空間站和衛星的健康監測： 確保航天器的長期運行安全。 第四章：光縴傳感的未來展望 在本章中，我們將跳齣具體的器件和應用，放眼光縴傳感技術的未來發展趨勢。我們將探討哪些技術瓶頸亟待突破，哪些新興領域將為光縴傳感帶來新的機遇。 智能化與網絡化： 探討如何將光縴傳感與物聯網、人工智能相結閤，實現數據的智能分析、自主診斷和預測性維護。 多功能與集成化： 追求單一光縴傳感器同時測量多種參數的能力，以及將不同傳感功能集成到同一根光縴上的可能性。 微型化與柔性化： 緻力於開發更小巧、更靈活的光縴傳感器，以適應更廣泛的應用場景，特彆是與生物體、柔性電子設備等結閤。 新材料與新工藝： 探索新型光縴材料（如量子點摻雜光縴、二維材料塗覆光縴）以及先進製造工藝，進一步提升傳感器的性能和功能。 傳感網絡的復雜化與智能化管理： 隨著傳感器數量的指數級增長，如何構建高效、可靠、易於管理的傳感網絡將是未來的重要課題。 本書旨在為你提供一個全麵而深入的光縴傳感技術視角，讓你理解這項技術是如何通過精妙的設計和物理原理，為我們打開感知世界的新維度。我們希望通過嚴謹的論述和豐富的案例，讓你領略光縴傳感技術的強大潛力和無限可能，激發你在相關領域的思考與探索。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對環境監測和災害預警係統有著濃厚興趣的普通公眾。我最近瞭解到，很多大型工程項目，例如大壩、橋梁、輸油管道等，都需要進行實時的健康監測，以防止潛在的風險。當我看到《[按需印刷] 全分布式光縴傳感技術》這個書名時，我非常好奇。我理解“光縴傳感”大概就是利用光縴來感知一些物理量的變化，而“分布式”和“全”則讓我聯想到，它可能是一種可以覆蓋很大範圍，並且能夠提供連續數據的監測方式。我希望這本書能夠用通俗易懂的語言，嚮我解釋這項技術到底是怎麼工作的。比如，它是如何利用一根細細的光縴來“感覺”到地麵的震動、溫度的變化，甚至是液體泄漏的？如果書中能配上一些生動的插圖或者模型，那就更好瞭，能幫助我更直觀地理解其中的原理。我特彆期待書中能分享一些實際的案例，比如這項技術是如何幫助監測地震、山體滑坡，或者在一些極端環境下進行監測的。如果這本書還能解釋一下“按需印刷”是什麼意思，對我這種不屬於專業人士的讀者來說，會更容易理解這本書的價值所在。我希望這本書能夠讓我對這項“黑科技”有一個基本的認識，並感受到它在保障我們安全、保護環境方麵所起到的重要作用。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對前沿科技充滿好奇心的技術愛好者，雖然不是專業的學術研究人員，但對能夠改變我們生活和工作方式的新技術總是抱有濃厚興趣。我最近關注到瞭關於智能城市和工業物聯網的討論，其中提到光縴傳感技術在其中扮演著越來越重要的角色。這本書的名字《[按需印刷] 全分布式光縴傳感技術》引起瞭我的注意，聽起來就好像是把這項復雜的技術“量身定做”地呈現在讀者麵前。我腦海裏勾勒齣的場景是，書中不會隻堆砌晦澀難懂的公式，而是會用一種更易於理解的方式，去闡述這項技術是如何工作的。我想象著，它可能會從基礎的光學原理講起，然後逐步深入到分布式傳感的具體實現，可能還會穿插一些趣味性的比喻或者類比，讓非專業人士也能大緻領略其精妙之處。我尤其期待書中能有一些關於這項技術未來發展趨勢的展望，比如它將如何在智能交通、環境監測、甚至醫療健康等領域發揮更大的作用。如果書中還能分享一些實際的應用案例，哪怕是概念性的，讓我看到這項技術如何從實驗室走嚮現實，那就更具吸引力瞭。我對“按需印刷”這個概念也很好奇，這是否意味著這本書的內容會隨著技術的發展而更新，或者能夠根據讀者的需求定製內容？

評分☆☆☆☆☆

作為一名對新興技術感興趣的讀者，我經常在各種科技論壇和行業展會上搜尋有價值的信息。《[按需印刷] 全分布式光縴傳感技術》這個書名，給我一種“與時俱進”和“麵嚮未來”的感覺。我猜測這本書不僅僅是一本靜態的技術手冊，或許更像是一個動態的知識平颱。我期待書中能夠包含最新的技術進展，比如在材料科學、信號處理算法以及人工智能等領域與分布式光縴傳感技術結閤的創新應用。比如，如何利用機器學習來優化傳感器的性能，如何將光縴傳感網絡與大數據分析相結閤，從而實現更智能化的監測和預警。我對“按需印刷”這個方式也頗感好奇，它是否意味著這本書的內容會根據最新的研究成果和市場需求進行更新，讓讀者始終能接觸到最前沿的知識？我希望書中不僅僅是技術本身的介紹，更能包含一些前瞻性的分析，例如這項技術在未來可能麵臨的挑戰，以及如何剋服這些挑戰，推動其更廣泛的應用。我希望這本書能夠為我打開一扇通往未來智能感知世界的大門，讓我對這項技術的潛力和發展方嚮有一個更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在工程領域摸爬滾打多年的工程師，工作中經常需要處理各種傳感器數據，對於能提供高精度、長距離監測的解決方案一直非常關注。我看到這本書的名字，第一反應就是它可能是一本非常實用的技術參考書。在我的職業生涯中，我曾遇到過一些監測項目，對於傳統的點式傳感器，其部署成本高、覆蓋範圍有限等問題讓我頭疼不已。而“全分布式光縴傳感技術”這個概念，立刻勾起瞭我的興趣，因為它似乎能解決我一直以來麵臨的難題。我猜測書中會詳細介紹如何利用一根光縴實現對整個區域的連續監測，這在很大程度上可以降低布點和維護成本。我特彆希望書中能夠深入講解不同分布式傳感技術的具體實現方式，例如如何利用光縴的散射效應來感知溫度、應力、應變等物理量。如果書中還能提供一些關於係統設計、安裝調試以及數據分析的具體指導，那就再好不過瞭。例如，在實際工程中，如何平衡傳感器的靈敏度和抗乾擾能力，如何根據不同的應用場景選擇閤適的光縴類型和光源，以及如何有效地處理和解讀海量的傳感數據，這些都是我非常關心的問題。我希望能在這本書中找到這些問題的答案，並將其應用到我未來的工作中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就很有深度，像是一本專業性很強的技術手冊。我是一名光學工程方嚮的研究生，平時就對新興的光縴傳感技術非常感興趣。最近在瞭解分布式光縴傳感器的應用場景時，看到瞭這本書的目錄，裏麵涉及瞭多種新型的光縴分布式傳感技術，比如布裏淵散射、拉曼散射、光時域反射（OTDR）以及一些更前沿的，我之前隻在論文裏零星接觸到的概念。光是看書名，我就能想象到書中會詳細介紹這些技術的原理、模型，甚至可能還有一些實際工程案例的分析，這對於我正在做的項目來說，絕對是極大的幫助。尤其“全分布式”這個詞，讓我聯想到能夠實現長距離、連續監測的係統，這在很多大型基礎設施的健康監測領域，例如橋梁、管道、隧道等，是不可或缺的。我期待書中能夠深入講解不同技術在不同應用場景下的優劣勢對比，以及如何根據實際需求選擇閤適的技術方案。此外，對於一些核心的算法和數據處理方法，如果能有詳細的介紹，那就更完美瞭，畢竟實際應用中，數據的準確性和可靠性是至關重要的。我希望能在這本書裏找到關於如何提高傳感精度的技巧，以及一些減少環境乾擾的有效手段。