光縴傳感網 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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劉鐵根，張紅霞 等 著

圖書標籤:

• 光縴傳感
• 傳感網絡
• 光縴通信
• 傳感器
• 智能傳感
• 物聯網
• 信息技術
• 測試測量
• 光電子技術
• 信號處理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030544476

版次：01

商品编码：12277523

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-01-01

页数：364

字数：442000

正文语种：中文

內容簡介

《光縴傳感網》旨在對光縴傳感網進行全景式的深入介紹和探索，不僅介紹瞭光縴傳感網的基礎理論知識，而且對光縴傳感網的現狀和未來發展趨勢進行瞭綜述和預測。《光縴傳感網》係統介紹瞭光縴傳感網的基本概念、組網方法、拓撲結構、魯棒性評估模型、編碼擴容、數據特徵提取和智能傳感網，並著重介紹瞭光縴傳感網的應用。

目錄

目錄
序言
前言
第1章 光縴傳感網概述 1
1.1 光縴傳感網與物聯網 1
1.1.1 物聯網 1
1.1.2 光縴傳感網基礎知識 4
1.1.3 光縴傳感網和光縴通信網 8
1.2 分立式光縴傳感網 11
1.2.1 基於法布裏珀羅傳感單元的光縴傳感網 12
1.2.2 基於光縴光柵傳感單元的光縴傳感網 l4
1.3 分布式光縴傳感網 21
1.3.1 基於瑞利散射的分布式光縴傳感網 21
1.3.2 基於拉曼散射的分布式光縴傳感網 23
1.3.3 基於布裏淵效應的分布式光縴傳感網 24
1.3.4 基於光頻域反射技術的分布式光縴傳感網 27
1.3.5 基於長距離乾涉技術的分布式光縴傳感網 32
1.4 混閤式光縴傳感網 34
1.4.1 基於FBG和光頻域反射技術的混閤式光縴傳感網 34
1.4.2 基於FBG和保偏光縴的混閤式光縴傳感網 39
1.5 光縴傳感網發展現狀及趨勢 44
1.5.1 光縴傳感網的發展現狀 44
1.5.2 光縴傳感網的應用領域 53
1.5.3 光縴傳感網的發展趨勢 56
第2章 光縴傳感網的組網及拓撲結構 58
2.1 光縴傳感網的組網方法 58
2.1.1 光縴傳感網組網時的簡單結構 58
2.1.2 光縴傳感網組網的復用技術 59
2.1.3 光縴傳感網組網時的其他技術 71
2.2 光縴傳感網的拓撲結構 74
2.2.1 星形拓撲結構 74
2.2.2 環形拓撲結構 76
2.2.3 總綫型拓撲結構 79
2.2.4 三角形拓撲結構 81
2.2.5 混閤型拓撲結構 85
2.2.6 可自愈光縴傳感網拓撲結構 88
2.3 光縴傳感網的網絡體係結構 93
2.3.1 物理體係結構 93
2.3.2 軟件體係結構 94
2.3.3 通信體係結構 96
第3章 光縴傳感網魯棒性評估 102
3.1 光縴傳感網的魯棒性評估模型 102
3.1.1 支持嚮量機學習方法 103
3.1.2 光縴傳感網魯棒性評估模型建立 105
3.1.3 基本拓撲結構的光縴傳感網魯棒性錶達式 108
3.2 魯棒性影響因素分析 112
3.2.1 衰減係數α、閾值γ及傳感器數目N的影響 112
3.2.2 監測區域的影響 115
3.3 魯棒性評估模型的應用 117
3.3.1 濛特卡羅方法的誤差分析 117
3.3.2 基本拓撲結構的魯棒性計算 120
3.3.3 魯棒性評估實驗 127
3.4 光縴傳感網中傳感器的優化布設 131
3.4.1 光縴傳感網中傳感器優化布設理論研究 132
3.4.2 維光縴傳感網中傳感器優化布設 141
3.4.3 二維光縴傳感網中傳感器優化布設 146
第4章 光縴傳感網編碼和擴容 151
4.1 分立式光縴傳感網的復用 151
4.1.1 光縴光柵傳感網復用技術 151
4.1.2 光縴法布裏珀羅傳感網復用技術 163
4.2 分布式光縴傳感網的編碼 172
4.2.1 分布式光縴傳感網的光頻域反射編碼基本原理與種類 172
4.2.2 光時域反射編碼技術 173
4.2.3 光頻域反射編碼技術 175
4.3 混閤式光縴傳感網的係統結構與擴容 183
4.3.1 混閤式光縴傳感網的係統結構 183
4.3.2 混閤式光縴傳感網的擴容 186
第5章 光縴傳感網的數據處理 188
5.1 光縴傳感網的信號去噪 188
5.1.1 傳感信號處理算法 189
5.1.2 拉曼散射傳感信號的采集和處理技術 194
5.2 光縴傳感網的數據特徵提取 200
5.2.1 基於功率譜分析的信號特徵提取 200
5.2.2 基於時頻分析的信號特徵提取 205
5.3 光縴傳感網的數據融閤 209
5.3.1 多傳感器數據融閤理論 209
5.3.2 多傳感器數據融閤實例 219
5.4 光縴傳感網的智能信息處理 228
5.4.1 光縴傳感網數據庫 229
5.4.2 光縴傳感網的智能聯動係統 232
5.4.3 光縴傳感網遠程信息係統 233
第6章 光縴智能傳感網 241
6.1 具有自診斷功能的三角對稱式光縴傳感網 241
6.1.1 三角對稱式光縴傳感網的係統構成 241
6.1.2 自診斷的理論基礎 242
6.1.3 故障點對自診斷的影響 247
6.1.4 依據概率分析優化網絡的使用 250
6.1.5 自診斷理論依據的實驗驗證 257
6.2 多總綫型光縴智能傳感網的自診斷及自愈研究 260
6.2.1 多總綫型光縴傳感網的構建 260
6.2.2 智能控製係統對傳感器故障自診斷及白愈的實現 264
6.2.3 控製節點的硬件設計 269
6.2.4 上下位機的軟件設計 274
6.2.5 多種類型光縴傳感器的加載實驗 277
6.3 多環形光縴傳感網的實驗研究 280
6.3.1 多環形光縴傳感網的設計 281
6.3.2 混閤式光縴傳感器的結構設計 284
6.3.3 控製係統軟硬件設計 284
6.3.4 多參量傳感實驗結果分析 285
第7章 光縴傳感網在工程實際中的應用 288
7.1 光縴傳感網在航空航天領域的應用 288
7.1.1 光縴傳感器在航空航天領域的應用 289
7.1.2 光縴傳感網在航空領域的應用 290
7.1.3 光縴傳感網在航天領域的應用 292
7.2 光縴傳感網在電力電子領域的應用 295
7.2.1 高壓光縴電壓／電流互感 296
7.2.2 光縴拉曼傳感網在電力電子領域的應用 304
7.2.3 光縴傳感網在油罐群感溫火災探測係統中的應用 308
7.3 光縴傳感網在土木工程中的應用 311
7.3.1 光縴傳感技術在土木工程領域麵臨的問題 313
7.3.2 光縴傳感技術在土木工程中的應用 316
7.3.3 光縴傳感網在土木領域的具體應用實例 318
7.4 光縴傳感網在安全監測領域的應用 320
7.4.1 光縴傳感安防監測原理 321
7.4.2 基於雙馬赫曾德爾乾涉原理的光縴傳感安防係統 324
7.4.3 基於邁剋耳孫乾涉原理的光縴傳感安防係統 327
7.4.4 基於光頻域反射技術的光縴傳感網監測係統 330
7.4.5 基於FBG和光頻域反射技術的混閤式光縴傳感安防係統 333
7.4.6 基於FBG和分布式光縴擾動技術的混閤式光縴傳感安防係統 334
參考文獻 337

《光縴通信係統原理與設計》 內容簡介： 本書係統地闡述瞭光縴通信係統的基本原理、關鍵技術、組成部分以及工程設計方法。全書共分十八章，內容涵蓋瞭從光信號的産生、傳輸到接收的整個過程，深入淺齣地介紹瞭現代光縴通信係統所涉及的理論基礎和工程實踐。 第一部分：光縴通信基礎理論 第一章 光縴通信概述： 追溯光縴通信的發展曆程，介紹其在現代信息社會中的戰略地位和廣泛應用。分析光縴通信相比於傳統電通信的優勢，如高帶寬、低損耗、抗電磁乾擾等。闡述光縴通信係統的基本構成，包括光源、光調製、光傳輸、光放大、光解調和光檢測等核心環節。展望未來光縴通信技術的發展趨勢，如超大容量、全光網絡、量子通信等。 第二章 光波導理論： 深入探討光在光縴中傳輸的物理基礎。詳細講解全內反射原理，這是光縴通信的核心機製。介紹光波導的幾何形狀和摺射率分布對光傳播模式的影響，包括單模光縴和多模光縴的結構特點、導模和泄露模的區分。分析光縴的有效摺射率、模式場直徑等關鍵參數，並推導波導方程，理解不同模式的傳播特性。 第三章 光縴的基本特性： 詳細介紹用於光縴通信的各類光縴，特彆是單模光縴。闡述光縴的衰減機理，包括吸收衰減、瑞利散射衰減以及彎麯損耗，並分析不同波長下的衰減特性，為係統設計提供依據。深入探討色散效應，包括材料色散、波導色散和偏振模色散，分析它們對傳輸信號的影響，並介紹補償技術。講解光縴的非綫性效應，如受激布裏淵散射（SBS）、受激拉曼散射（SRS）和自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM），以及這些效應如何限製傳輸距離和速率。 第四章 光源技術： 重點介紹用於光縴通信係統的主要光源——激光器和發光二極管（LED）。詳細闡述半導體激光器的基本工作原理，包括PN結、受激發射、增益閾值等。介紹不同類型的半導體激光器，如DFB（分布式反饋）激光器、FP（法布裏-珀羅）激光器、VCSEL（垂直腔麵發射激光器）等，分析它們的性能特點、功率、譜寬、穩定性等指標，以及在不同應用場景下的選擇。介紹LED的結構和工作原理，分析其在低速、短距離通信中的適用性。 第五章 光調製與解調技術： 深入研究如何將電信號轉換為光信號進行傳輸，以及如何將接收到的光信號恢復成電信號。詳細介紹直接調製和外調製技術。在外調製方麵，重點講解電光調製器（如電光調製器、聲光調製器）和磁光調製器的工作原理，分析其調製深度、帶寬、插入損耗等參數。講解幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）和脈衝位置調製（PPM）等調製方式。在解調方麵，詳細介紹相乾檢測和非相乾檢測原理，重點講解PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）的結構、工作原理、響應速度、量子效率等性能參數。 第二部分：光縴通信係統構成與設計 第六章 光探測技術： 詳細介紹用於接收和轉換光信號的光探測器。重點分析PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）的工作原理、材料選擇、性能指標（如響應時間、量子效率、噪聲電流、暗電流）以及它們在不同速率和靈敏度要求下的應用。介紹光電倍增管（PMT）作為高靈敏度探測器的原理，並分析其在特定科研領域的應用。 第七章 光放大技術： 解決光信號在傳輸過程中衰減的問題，是實現長距離、高帶寬光縴通信的關鍵。重點介紹摻鉺光縴放大器（EDFA）的工作原理，包括能級躍遷、受激發射、泵浦源的作用。分析EDFA的關鍵參數，如增益、增益平坦度、噪聲係數、輸齣功率、泵浦波長等。介紹拉曼放大器的原理及其在超大容量傳輸係統中的應用。簡要提及半導體光放大器（SOA）及其特點。 第八章 光傳輸係統設計： 綜閤運用前述理論知識，進行實際的光傳輸係統的工程設計。分析係統傳輸速率、傳輸距離、誤碼率（BER）等關鍵指標。講解鏈路功率預算的計算方法，包括發射功率、接收靈敏度、光縴損耗、連接器損耗、放大器增益等。分析色散補償的必要性和方法，包括色散補償光縴（DCF）、光柵補償器、全光補償技術等。研究非綫性效應的影響及抑製方法。 第九章 數字光傳輸係統： 重點介紹現代光縴通信係統中廣泛采用的數字傳輸技術。詳細闡述PCM（脈衝編碼調製）編碼、格雷碼等數字編碼方式。深入分析誤碼率（BER）的定義、測量方法以及影響BER的關鍵因素（如噪聲、信號強度、符號間乾擾）。講解前嚮糾錯（FEC）編碼技術，其在提高傳輸可靠性和降低誤碼率方麵的作用。介紹差錯檢測與糾正機製。 第十章 光復用技術： 實現在一根光縴中同時傳輸多個獨立的光信號，是提高光縴利用率和傳輸容量的關鍵。詳細介紹波分復用（WDM）技術，包括粗波分復用（CWDM）和密集波分復用（DWDM）。講解波分復用器的原理，包括棱鏡、光柵、薄膜濾波器等。分析不同通道的波長間隔、數量以及對係統設計的影響。介紹光分插復用器（OADM）的功能。 第十一章 光交換技術： 介紹在光域直接進行信號路由和交換的技術，以實現全光網絡。講解光開關的原理和分類，包括機電式、熱光式、電光式、微機電係統（MEMS）光開關等。分析其切換速度、損耗、串擾等性能。介紹光路由器的基本結構和工作方式。 第十二章 光網絡架構： 探討不同類型的光網絡架構，及其在不同應用場景下的優勢。介紹點對點（P2P）連接、環形網絡、總綫型網絡、星型網絡等基礎拓撲結構。重點講解多節點、復雜互聯的光縴網絡，如SDH（同步數字體係）、OTN（光傳送網）等。分析網絡的可靠性、可擴展性、管理和維護方麵的考慮。 第三部分：前沿與應用 第十三章 相乾光通信： 介紹一種更先進的光通信技術，通過利用光載波的相位信息來編碼和傳輸數據，從而顯著提高頻譜效率和傳輸速率。深入分析相乾檢測的原理，包括本振光、探測器、數字信號處理（DSP）等。介紹調製格式，如QPSK、16QAM、64QAM等。分析相乾光通信在超長距離、超大容量傳輸中的優勢。 第十四章 光縴到戶（FTTH）技術： 探討將光縴直接鋪設到傢庭或企業中的技術，是實現高速寬帶接入的重要途徑。介紹FTTH的不同接入方案，如GPON（吉比特無源光網絡）、EPON（以太網無源光網絡）等。分析無源光網絡的結構特點、OLT（光綫路終端）和ONU（光網絡單元）的功能。 第十五章 光縴傳感技術概述（非重點，僅作引申）： 簡要介紹光縴傳感技術的基本原理，即利用光縴作為傳感介質，通過測量光信號在光縴中的變化來感知物理量的變化。提及溫度、壓力、應變、摺射率等可被光縴傳感的參數。本書重心在於通信係統，此處僅為拓展思路，不深入探討具體的傳感機理和應用。 第十六章 光通信的可靠性與維護： 討論確保光縴通信係統穩定運行的關鍵因素。分析係統故障的常見原因，如光縴斷裂、連接器鬆動、元器件損壞等。介紹係統監測、故障診斷和維護的技術與流程。講解冗餘設計和備份策略在提高係統可靠性中的作用。 第十七章 光通信與相關技術融閤： 探討光縴通信與其他新興技術，如5G、物聯網（IoT）、人工智能（AI）等如何相互促進，共同構建未來信息基礎設施。分析光通信在支持海量設備連接、低延遲通信、大數據傳輸等方麵的關鍵作用。 第十八章 光通信係統工程實踐案例： 提供幾個典型的光縴通信係統設計和部署的工程案例，例如長途乾綫網、城域網、數據中心互連等。通過實際案例，幫助讀者理解理論知識在工程實踐中的應用，並學習解決實際工程問題的方法。 本書適閤高等院校通信工程、電子工程、信息工程等相關專業的本科生、研究生，以及從事光縴通信係統設計、開發、運營和維護的工程師閱讀。通過學習本書，讀者將能夠全麵掌握光縴通信係統的原理和設計方法，為投身於信息通信領域的技術發展奠定堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

拿到《光縴傳感網》這本書，我原本以為會是一次關於如何構建一個集成化的、智能化感知係統的深度探索。書中有不少章節都在細緻地介紹各種各樣基於光縴的光學傳感器，從分布式傳感技術，到各種特定物理量的檢測原理，都做瞭較為詳盡的梳理。這對於理解光縴傳感技術本身的物理基礎和技術細節，無疑是有所助益的。例如，書中對一些常見的傳感機製，如布裏淵散射、拉曼散射，甚至是利用光縴光柵的原理進行測量，都做瞭詳細的闡述。然而，當目光聚焦到“網”這個核心概念時，我卻感到書本的深度略顯不足。書中對“網絡”的構成要素，例如通信協議、數據傳輸速率、網絡拓撲結構，以及如何實現多節點之間的協同工作等方麵的探討，都顯得比較淺顯，更多的是一些概念性的羅列，而缺乏深入的技術解析和設計指南。我期待的，是能夠看到一些關於如何根據不同的應用場景，設計齣兼具高可靠性、高效率和低成本的光縴傳感網絡的具體方案。例如，在大型基礎設施監測領域，如何構建一個覆蓋範圍廣、能夠實時預警的傳感網絡？在環境監測領域，如何處理海量的傳感器數據，並從中提取齣有價值的信息？這些更偏嚮於工程實踐和係統設計的方麵，在這本書中並沒有得到充分的展開，讓我感覺它更像是關於“傳感器”的集成，而非“網絡”的構建。

评分☆☆☆☆☆

最近手頭剛好拿到一本名為《光縴傳感網》的書，抱著瞭解前沿技術的心態翻閱瞭一下。不得不說，這本書在某個層麵觸及瞭信息技術與物理世界交互的一個重要節點，其潛在的應用前景無疑是巨大的。然而，以一個旁觀者的視角來看，我對書中所闡述的“網”的概念，以及如何將其構建成一個真正有價值的“網絡”，仍有許多疑問。它似乎側重於對組成網絡的“節點”——也就是各種光縴傳感器——的介紹，比如它們如何感知環境變化，如何將這些變化轉化為光信號。但這對於“網”的構建，例如信息的匯聚、傳輸、處理以及最終的應用，卻顯得不夠深入。我更感興趣的是，當這些傳感器布設開來，形成一個龐大的感知係統時，我們如何有效地管理和利用這些海量數據？書中有提到一些網絡協議和數據管理的概念，但給人的感覺是比較泛泛而談，缺乏具體的實現路徑或者案例分析。比如，在實際應用中，如何設計一套能夠支持海量傳感器接入，並且能夠根據不同需求進行數據篩選和分析的網絡架構？如何保證在復雜的網絡環境下，信息的完整性和實時性？尤其是在一些對時效性要求極高的場景，比如工業自動化或者環境監測，一個不夠高效的網絡將會是巨大的瓶頸。這本書在宏觀層麵勾勒瞭光縴傳感網的圖景，但在具體“如何織網”的關鍵環節，留白之處過多，讓我這位讀者在思考下一步行動時，顯得有些無所適從。

评分☆☆☆☆☆

《光縴傳感網》這本書，在我看來，更像是一本技術百科的目錄，它羅列瞭光縴傳感領域一些基本的技術分支和應用方嚮，但並沒有深入地剖析它們是如何有機地結閤在一起，形成一個協同工作的“網絡”。書中對各種光縴傳感器的分類、原理和性能特點的介紹，確實是比較詳盡的，比如對於光縴溫度傳感器、應變傳感器、液位傳感器等，都有一定的介紹。這對於初次接觸光縴傳感技術的讀者來說，或許能夠建立起一個初步的認識框架。然而，我對於“網”的構建，也就是如何將這些分散的、獨立的傳感器節點有效地連接起來，形成一個功能強大、管理便捷的係統，在這本書中並沒有找到我想要的答案。它對於網絡協議的選擇、數據傳輸的效率優化、網絡節點的管理策略，以及整個網絡的可靠性保障等關鍵問題，都隻是點到為止，沒有進行深入的探討。我更希望能夠看到一些關於如何設計一個具有彈性和可擴展性的光縴傳感網絡的案例，例如如何應對海量數據的傳輸和處理，如何在復雜的環境中保證網絡的穩定性，以及如何通過智能化手段來提升網絡的監測和預警能力。這本書更多的是提供瞭“有什麼”的素材，而對於“如何組閤”和“如何優化”這兩大關鍵問題，則顯得有所欠缺，讓我在構思更復雜的傳感網絡係統時，感到信息不足。

评分☆☆☆☆☆

說實話，《光縴傳感網》這本書，讓我對這個領域有瞭初步的認知，但同時，也激發瞭我更多的好奇和一些睏惑。從書本的字裏行間，我能感受到作者想要傳達的是光縴傳感技術在構建感知網絡方麵的巨大潛力。它詳細介紹瞭一些光縴傳感器的基本工作原理，比如利用光縴對外界物理量（如溫度、應變、壓力）的敏感性，通過測量光信號的變化來獲取信息。這部分內容對於我理解單個傳感器的功能非常有幫助。但是，當書本開始探討“網”這個概念時，我發現它更多的是在描繪一個願景，而不是提供一個清晰的藍圖。我期待的是能夠看到關於如何將這些分散的傳感器連接起來，形成一個有機的整體的詳細論述。例如，在構建一個區域性的光縴傳感網絡時，我們應該考慮哪些關鍵因素？如何選擇閤適的網絡拓撲結構？如何實現傳感器之間的數據共享和協同工作？書中對此的闡述，感覺比較理論化，缺少一些實際操作層麵的指導。我尤其想瞭解在實際部署中，可能會遇到哪些挑戰，比如信號衰減、乾擾、功耗問題，以及如何通過網絡設計來規避這些問題。這本書更像是在科普光縴傳感器的“是什麼”，而對於“如何構建一個真正意義上的網絡”這個問題，則顯得有些意猶未盡，留下瞭一些未解之謎，讓我這位讀者在思考如何將這些技術落地時，需要再花一番力氣去搜尋其他的資料。

评分☆☆☆☆☆

這本《光縴傳感網》的書，我之前確實是抱著很大的期望去翻閱的，想著能在這上麵深入瞭解一下光縴傳感技術在網絡構建上的應用。然而，讀完之後，我感覺它更像是一本技術手冊的入門級導覽，而不是我所期待的能夠提供深刻洞察和前沿思考的著作。書中的一些基礎概念介紹得還算清晰，對於初學者來說，或許能建立起一個初步的框架。比如，光縴傳感器的基本原理、不同類型的傳感器（如分布式傳感、點式傳感）的特點，以及它們在數據采集方麵的優勢，都有所提及。但是，當我試圖深入瞭解如何將這些分散的光縴傳感器有效地整閤到一個“網絡”中時，我感到有些睏惑。書中對於網絡拓撲結構的設計、數據傳輸的協議選擇、以及網絡的安全性和可靠性保障等方麵的探討，顯得有些蜻蜓點水，缺乏具體的技術細節和可操作的指導。很多時候，它隻是羅列瞭一些可能性，但並沒有深入分析不同方案的優劣，或者提供實際的案例分析來支撐。我期待的是能夠看到一些關於如何設計一個高效、穩定、可擴展的光縴傳感網絡的詳細流程，例如在實際工程中，如何根據應用場景選擇閤適的傳感器布局，如何進行信號的處理和融閤，以及如何構建一個能夠實時監控和反饋的係統。這些方麵，這本書並沒有給予我足夠的信息。總的來說，它更像是一個“知道瞭什麼”，而不是一個“怎麼做”的指南，對於有一定基礎，想進一步提升光縴傳感網構建能力的讀者來說，可能需要尋找其他更專業的書籍來彌補這一不足。