电力光纤传感技术及其工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭经红 等 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030501004

商品编码：29692402606

包装：平装

出版时间：2016-10-01

基本信息

书名:电力光纤传感技术及其工程应用

：79.00元

售价：53.7元,便宜25.3元,折扣67

作者:郭经红 等

出版社：科学出版社

出版日期：2016-10-01

ISBN：9787030501004

字数：

页码：192

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《电力光纤传感技术及其工程应用》紧跟全球能源互联网发展趋势，简述光纤传感器的基本机理，强调光纤传感器的工程应用问题，重点介绍电力行业中电力开关柜、变压器、电抗器、刀闸开关、绝缘子、输电线路、电力通信光缆等健康监测常用的光纤传感器，如分布式光纤传感器、光纤光栅传感器等，以及智能变电站建设中必不可少的全光纤电流互感器等。
　　本书可作为电力工程技术人员和从事光电子技术研究以及光纤传感器开发相应人员的培训教材和参考书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《精密测量的新篇章：光纤传感器的前沿进展与工业实践》 在现代工业、科研以及日常生活日益复杂和精密的背景下，对物理量进行高精度、高灵敏度、实时监测的需求愈发迫切。传统的传感器技术在面对极端环境、电磁干扰强烈的场景，抑或是需要分布式、长距离监测时，往往显得力不从心。而光纤传感器，以其独特的优势，正逐步成为解决这些挑战的关键技术，开启了精密测量的新篇章。 本书 《精密测量的新篇章：光纤传感器的前沿进展与工业实践》 深入探讨了光纤传感器的基本原理、核心技术、前沿发展以及在各个工业领域的广泛应用。我们旨在为读者提供一个全面而深刻的理解，揭示光纤传感器如何以前所未有的方式拓展我们感知世界的能力，并推动各行各业的技术革新。 第一部分：光纤传感器的基石——原理与核心技术 本部分将从最基础的层面，为读者构建对光纤传感器的坚实认知。我们将详细介绍光纤作为信息载体的基本物理特性，包括其高带宽、低损耗、抗电磁干扰以及绝缘性等独特优势。 光纤传感的基本原理： 我们将深入剖析光纤传感器的工作机制，重点阐述不同传感机理的物理基础。 干涉型光纤传感器： 详细介绍马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉仪、迈克尔逊（Michelson）干涉仪等经典结构，讲解它们如何通过光波的相位、振幅或偏振变化来检测外部参数。重点分析其高灵敏度原理，以及在振动、应力、温度等测量中的优势。 衍射型光纤传感器： 介绍光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）传感器的工作原理，包括光栅的制备方法、反射谱特性以及如何通过布拉格方程来解调温度、应变等信息。我们将探讨不同类型光栅（如长周期光栅、倾斜光栅）的特性及其应用。 吸收/散射型光纤传感器： 讲解利用光纤本身的吸收或瑞利散射、拉曼散射等现象来监测参数的原理。例如，利用光纤对特定波长光的吸收来检测化学物质浓度，或利用温度依赖性的散射光来测量温度。 非线性效应型光纤传感器： 探讨在强光激励下，光纤中可能出现的非线性现象，如受激布里渊散射（SBS）、受激拉曼散射（SRS）等，以及如何利用这些效应进行分布式测量，例如分布式温度或应变传感。 光纤传感器的关键技术： 光源与探测技术： 介绍用于光纤传感系统的各类光源，如激光器（LD）、超发光二极管（LED）、宽带光源等，分析其性能指标与选择依据。同时，详细阐述光电探测器（如PIN二极管、雪崩光电二极管APD）的原理、性能特点及在不同应用场景下的匹配。 解调技术： 这是光纤传感器实现精确测量的核心。我们将系统介绍多种解调技术，包括： 光谱分析法： 利用光谱仪对反射或透射光谱进行分析，常用于FBG传感。 干涉条纹分析法： 通过分析干涉条纹的变化来提取相位信息。 拍频法： 利用不同光路之间的拍频现象进行测量。 激励/响应分析法： 例如，对于SBS/SRS传感，通过分析散射信号的频率偏移来测量温度或应变。 智能解调算法： 探讨利用机器学习、信号处理等先进算法优化解调精度和鲁棒性的方法。 光纤的制备与改性： 介绍特种光纤（如多模光纤、保偏光纤、塑料光纤）的制备工艺，以及对光纤进行涂覆、表面修饰等改性处理，以增强其环境适应性、灵敏度或选择性。 第二部分：光纤传感器的前沿进展与创新方向 本部分将聚焦于当前光纤传感领域的研究热点和未来发展趋势，展现该技术的无限潜力。 分布式光纤传感技术： 分布式温度传感（DTS）： 深入探讨基于SBS/SRS效应的DTS技术，分析其空间分辨率、测量距离以及在石油化工、电力、隧道监测等领域的应用。 分布式应变传感（DSS）： 介绍基于FBG阵列或SBS/SRS的DSS技术，讨论其在桥梁、大坝、地质灾害监测等结构健康监测中的作用。 分布式振动/声波传感： 讲解如何利用光纤的振动敏感性实现分布式振动或声波的监测，及其在安全警戒、管道泄漏检测等方面的应用。 新型光纤传感机理与结构： 表面等离激元共振（SPR）光纤传感器： 介绍金属纳米结构与光纤的结合，如何实现对生物分子、化学物质的高灵敏度检测。 微纳结构光纤传感器： 探讨利用空芯光纤、微纳光纤等新型光纤结构，设计出具有更高灵敏度、选择性或多功能性的传感器。 复合型光纤传感器： 研究将多种传感机理集成于同一光纤平台，实现对多个物理量同时或协同监测。 微弱信号检测与增强技术： 量子增强型光纤传感： 介绍利用量子纠缠、量子叠加等原理，突破经典测量极限，实现超高精度测量的潜力。 信号放大与降噪技术： 探讨各种光学或电子信号处理技术，以提高信噪比，实现对极微弱信号的有效检测。 智能光纤传感网络： 多节点、多参数、网络化监测： 讨论如何构建大规模、智能化的光纤传感网络，实现对复杂环境的全面感知与协同分析。 数据融合与人工智能应用： 探讨如何将AI技术应用于光纤传感数据的分析，实现故障诊断、预测性维护、环境态势感知等高级功能。 第三部分：光纤传感器的工业实践与应用案例 本部分将深入到实际应用层面，通过丰富的案例展示光纤传感器在各行各业的强大生命力。 能源领域： 电力系统： 分布式温度与应变监测在输电线路、变压器、电缆中的应用，用于故障预警、负载管理、安全运行。 石油与天然气： 井下温度、压力、液位监测，管道泄漏检测，海上平台结构健康监测。 可再生能源： 风力涡轮机叶片应变监测，太阳能电池板温度分布监测，地热井温度监测。 土木工程与基础设施： 桥梁、隧道、大坝监测： 结构应力、变形、裂缝、温度、振动监测，用于评估结构健康状况，保障工程安全。 地下工程： 边坡稳定监测，地铁隧道变形监测。 管道与管网监测： 城市供水、供气、供暖管网的温度、压力、泄漏监测。 航空航天与国防： 飞机结构健康监测： 机翼、机身应力、振动监测，用于提高飞行安全性和维护效率。 火箭发动机监测： 高温、高压环境下的参数测量。 军事应用： 战场边界警戒、反恐侦察、潜艇声纳等。 工业制造与过程控制： 精密机械制造： 机床的温度、形变监测，确保加工精度。 化工过程监测： 反应釜温度、压力、化学组分监测，提高工艺稳定性和安全性。 机器人与自动化： 机器人关节的力/力矩反馈，柔性体变形监测。 医疗健康领域： 生物医学传感： 微创手术器械的力反馈，体温、血糖、pH值等生理参数的体内监测。 诊断设备： 用于成像设备、治疗设备中的高精度传感器。 环境监测与科学研究： 地质灾害预警： 地震、滑坡、火山活动监测。 环境参数测量： 水质、空气质量、土壤湿度监测。 基础科学研究： 用于精密测量实验，例如引力波探测等。 结论 《精密测量的新篇章：光纤传感器的前沿进展与工业实践》是一本集理论深度、技术前瞻性和应用广度于一体的著作。我们相信，本书将为从事光纤传感器研发、生产、应用以及相关领域研究的工程师、科学家和学生提供宝贵的参考。随着技术的不断进步，光纤传感器必将在未来的科技发展和社会进步中扮演越来越重要的角色，为人类创造一个更智能、更安全、更美好的世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实战价值远超我的预期，尤其是它对“工程应用”部分的详尽剖析。很多技术书籍在讲完理论后，往往草草带过应用，留下“请自行发挥”的模糊空间。但这本书不同，它专门用了大量的篇幅来讨论现场部署和长期运行中的挑战。比如，在电力光纤传感这个特定的场景下，电磁干扰（EMI）如何影响信号质量，光纤的温度漂移如何被实时补偿，以及如何建立一套鲁棒的数据采集和预处理系统。我印象特别深刻的是关于野外环境测试的案例分析，作者详细列举了不同气候带下传感器寿命衰减的曲线模型，这对于做项目预算和风险评估的人来说，简直是宝典。它没有回避实际工程中遇到的那些令人头疼的“脏活累活”，反而将这些经验教训系统地整理出来，使读者能够避免很多不必要的试错成本，这种经验的传递是无价的。

评分☆☆☆☆☆

从一个更宏观的角度来看，这本书不仅是一本技术手册，更像是一份行业发展趋势的路线图。作者在讨论完现有技术瓶颈后，很自然地将话题引向了下一代传感技术的前沿探索，比如基于空心光纤的超低损耗传输，以及量子传感在电力领域的潜在应用前景。这种前瞻性视角，让读者在掌握现有技术的同时，也能对未来五到十年的技术演进方向有所预判。它没有过多地渲染未来愿景，而是基于现有的物理极限和材料科学的突破点进行审慎的预测，这种脚踏实地的未来学探讨，非常符合工程师的思维习惯。读完全书，我感觉自己不仅补齐了知识短板，更重要的是，对这个领域未来的研究和产业化方向有了一种清晰的战略认知，这比单纯学习某一项具体技术要重要得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当专业，那种深蓝色调配上光洁的线条，透着一股严谨的学术气息。我本来对光纤传感这个领域了解不多，拿到书后，才发现它并非那种枯燥的理论堆砌。开篇对基础物理原理的阐述非常到位，用了很多直观的图示来解释光在光纤中传输的特性，比如模式耦合、瑞利散射这些，即便是初次接触的读者也能快速建立起一个清晰的概念框架。特别是关于传感器件的分类和工作原理那一章，作者没有停留在概念层面，而是深入到材料科学和微纳加工工艺的细节，比如布拉格光栅的制作公差控制，以及SPR（表面等离子体共振）传感器的灵敏度瓶颈分析。读完这部分，我感觉对如何设计一个高性能的光纤传感器有了一个非常扎实的理论支撑，而不是仅仅停留在“能用”的层面，而是追求“好用”和“稳定”。这本书的深度显然是面向研究人员和高级工程师的，它提供了一种从底层物理到应用集成进行思考的完整路径。

评分☆☆☆☆☆

这本书的图表质量和排版设计，体现了出版方对专业读者的尊重。光纤传感这种涉及光学路径和电磁场的学科，没有高质量的插图几乎无法深入理解。这本书在这方面做得非常出色，每一个示意图都清晰、精确，特别是那些关于光场分布和光谱特性的三维图，色彩区分得当，标注详细到位。更值得称赞的是，它附带的几份附录——特别是关于常用光纤传感标准（如IEC或IEEE相关的部分要求）的简要概述，以及一套常见的测试流程清单——极大地拓展了工具箱的实用性。我过去需要花费大量时间在各种标准文档中搜索零散信息，而现在，这些被系统地整合在了书后，这种“一站式”的服务，对于需要快速查阅和引用的专业人士来说，无疑是巨大的便利，体现了作者对读者工作流的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的行文风格非常欣赏，它成功地在学术的严谨性与工程的实用性之间找到了一个完美的平衡点。作者的叙述逻辑非常清晰，总能先提出一个工程需求（比如需要测量超高压下的应变），然后层层递进，从原理推导到器件选型，最后落脚到数据解析算法。这种结构使得阅读体验非常连贯和高效。我特别喜欢它在关键技术点上增加的“专家视点”小节，这些内容往往是教科书中找不到的，它们像是作者在耳边悄悄分享的行业内幕。比如，关于如何选择合适的耦合器以最小化插入损耗，以及不同类型光纤在强电流场中的电光效应差异分析。这些细微但关键的洞察，极大地提升了这本书的含金量，让读者感觉不是在读一本标准的教材，而是在跟一位经验丰富的资深专家进行深入的研讨。