摘要:PM2.5是指大气中直径在2.5微米及其以下的颗粒物，又叫做细颗粒物．常含有大量有毒、有害物质，随着颗粒物直径的减小，其对人体的危害会越来越大．由此可见PM2.5的实时检测方法的设计和优化已成为当务之急．

光纤光栅（Fiber Grating）最近几年发展迅速，以其高敏感性、体积小、智能化等优点，在光通信领域起到了越来越重要的作用，本文主要是在了解了现有的PM2.5检测方法的基础上，将光纤光栅器件运用到PM2.5的浓度检测中，通过对现有的PM2.5的检测方法的分析，提出了使用光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）传感器替换现行重量法中的天平称重的优化方案，此方案具有节能，耐用，高灵敏度，无静电影响，易于组网的优点．系统主要由光纤光栅传感器、传输信号用的光纤和光纤光栅解调设备组成．光纤光栅传感器主要用于获取空气PM2.5的值，光纤光栅解调设备用于对传感器信号的检测和数据处理，以获得测量结果，通过光纤能够实现遥测．通过数值仿真的方式给出预测结果和机理，实现检测方案的优化设计．

关键词：光纤布拉格光栅(FBG)；反射谱；数值仿真；可调谐F-P滤波器

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 国内外PM2.5检测标准体系的制定-1

1.1.1 国外PM2.5检测标准的制定-1

1.1.2 国内PM2.5检测标准的制定-1

1.1.3 现有PM2.5检测方法的优缺点分析-2

1.1.4  PM2.5重量法检测的发展要求和优化方向-2

1.2 光纤光栅传感器-3

1.2.1 光纤光栅的发展及应用-3

1.2.2 光纤光栅的分类-4

1.3 聚合物材料和光纤光栅-6

1.3.1 聚合物光纤光栅的发展-6

1.3.2 聚合物光纤在传感方面的应用-6

1.3.3 聚合物光纤与聚合物封装-7

1.4 本课题的研究目的及主要工作-7

1.4.1 本课题的研究目的-7

1.4.2 本课题的主要工作-8

第2章 光纤布拉格光栅的基本理论-9

2.1 光纤布拉格光栅的理论模型-9

2.2 光纤布拉格光栅的传感原理-9

2.3 均匀光纤光栅的传输矩阵法理论分析-10

2.4 均匀光纤布拉格光栅的横向受力光谱特性分析-11

2.4.1 均匀横向应力下光纤光栅的传感模型-12

2.4.2 均匀光纤布拉格光栅横向应力分析-12

第3章 PM2.5检测方案-17

3.1  PM2.5检测称重装置的改良方案-17

3.2 光纤光栅的制备及封装-17

3.3 常用的解调方法与系统构成-18

3.3.1 光栅匹配滤波器法-19

3.3.2 可调谐法布里—珀罗滤波器法-19

3.3.3 边缘滤波器法-20

3.3.4 干涉法-21

3.3.5 光谱仪检测法-21

3.4 信号检测与处理系统-22

第四章 数值结果与分析-25

4.1 论文主要完成的工作及数值分析-25

4.2 未来的工作设想-28

参考文献-29