基于虚拟平台的光纤监测系统研究与实现开题报告

1. 研究目的与意义

在现代科学与工程中越来越重视对大型结构材料损伤的评估与维护，工程结构健康监测已经成为研究的热点。在结构健康监测中，光纤传感器凭借其高灵敏度、频带响应范围大、可变形等优点，经常应用于工程监测领域。可视化具有显示直观、读取便捷等优点，有助于进行数据分析、加强显示效果，被越来越多地应用于结构监测当中。虚拟平台在实验、仿真与信号处理等方面具有强大的功能模块。同时，虚拟平台具有良好的可视化操作界面和二次开发平台，被广泛运用于搭建监测系统。将虚拟平台应用于光纤监测系统中具有重要的工程意义。本课题主要研究和实现基于虚拟平台的光纤监测系统。

2. 课题关键问题和重难点

1. 了解光纤传感器的工作原理，实验中使用何种光纤传感器，并能够通过实验使用光纤测量数据。

2.光电转换：实验中光纤传感器产生并传送的是光信号，labview软件接收并处理的是电信号，在两者之间应该接入一个光电转换器件。需要了解光电转换的原理及光电转换器件的使用。

3.了解数据采集的过程，各种数据的处理和存储的方法，并能够用labview编程实现数据信号的采集、测量与处理。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1.光纤传感器的基本原理及其分类

光纤是利用光的全反射原理来引导光波的。当光波在光纤中传输时, 表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等), 会由于被测参量( 温度、压力、加速度、电场、磁场等)对光纤的作用而发生变化, 从而引起光波的强度、干涉效应、偏振面发生变化, 使光波成为被调制的信号光, 再经过光探测器和解调器从而获得被测参量的参数。

光纤传感器可以按传感原理分为两类, 一类称为功能型传感器, 它的光纤对被测信号兼有敏感和传输的作用, 即它具有传与感合一的特点。另一类称为非功能型传感器, 它的光纤仅起传输的作用, 而对被测信号的感觉则是利用其他光学敏感元件来完成的。光纤传感器还可以按光波在光纤中被调制的原理分为: 光强调制型、相位调制型、偏振态调制型和波长调制型等几种形式。

4. 研究方案

本课题是实验与编程的结合。首先，使用粘贴在板上的光纤传感器贴片对实验材料板进行监测。监测的光信号通过光电转换器件，转换成电信号。然后经过NI采集卡使其连接到Labview软件。在Labview软件中，通过对模块的调用与修改，设计出适当的信号采集、数据测量、数据处理与存储等程序。最后将结果可视化输出。流程如下图所示：

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书，领会课题含义，熟悉课题，按要求查找相关资料；

第 2 周 阅读相关资料，分析整理资料，理解有关内容；

第 3 周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；