臺灣博碩士論文加值系統

本論文的主旨在研究具有自我修復能力之光纖感測網路。光纖具有細小、質輕、
抗電磁干擾、不受電壓影響、耐高溫、抗腐蝕，且集訊號傳輸與傳感於一體等優點。
光纖感測器運用於測量應力、溫度…等。本論文研究光纖感測網路發生故障時系統可
以藉由路徑移動點元件使感測網路依舊可以正常測量工作。具有自我修復能力之光纖
感測網路運用了分時多工技術與分波多工技術來提高系統的感測容量。在本論文中我
們提出了四種不同的網路架構如：第二章的“星狀環型光纖布拉格感測網路架構”、第
三章的“雙層環型光纖布拉格感測網路架構” 與第四章的“環型匯排流光纖布拉格感
測網路架構”，而另一種可使用於分波多工技術(WDM)在第五章的“混合星環匯排流光
纖布拉格感測網路架構”。上述這些架構在網路發生故障皆能自我修復，達到正常工
作。對於大範圍的感測時使用我們提出來的感測網路架構能提高系統的感測容量、可
靠度、降低成本…等優點。

In this dissertation, we study of optical sensor network with self-healing function.
The Fiber is small, lightweight, anti-electromagnetic interference from the impact of
voltage, high temperature, corrosion-resistant, and the sensor-signal transmission and the
advantages of the integration. Fiber sensor used in measuring stress, temperature. Fiber
sensor network system can be broken down by RN Sensor network can still normal work.
Optical sensor network with self-healing function using TDM technology and WDM
technology to improve the sensing capacity. We have made four network infrastructure
such as:<1> Fiber Bragg grating sensor system with stars-ring architecture.<2> Fiber
Bragg grating sensor system with double-ring architecture.<3> Fiber Bragg grating sensor
system with ring-bus architecture.<4> Fiber Bragg grating sensor system with hybrid
Star-Ring-Bus Architecture. These network failures in the structure able to self-healing to
work. For a wide range of sensing when we propose to use the sensor network
infrastructure to improve the sensing capacity, reliability and lower costs… advantages.

中文摘要(I)
英文摘要(II)
目錄 (III)
圖形目錄(VI)
第一章 簡介(1)
1.1 前言(1)
1.2 光纖感測器原理(2)
1.3 文獻回顧(3)
1.4 研究動機(5)
1.5 研究目標(5)
1.6 論文架構(6)
第二章 雙層環狀網路感測架構(7)
2.1 系統架構(7)
2.2 移動點元件(8)
2.3 分時多工技術(10)
2.4 自我修復功能分析(12)
2.4.1 系統公共網路故障(12)
2.4.2 系統主要線路故障(13)
2.4.3 光纖布拉格(FBG)感測網路障15
2.4.4 主線路、公共網路與光纖布拉格(FBG)感測網路故障(15)
2.5 實驗步驟與結果(17)
2.5.1 TDM 訊號實驗(18)
2.5.2 FBG 感測網路故障實驗(19)
第三章 星環網路感測架構(22)
3.1 系統架構(22)
3.2 移動點元件(23)
3.3 分時多工技術(24)
3.4 自我修復功能分析(25)
3.4.1 公共線路連線故障(25)
3.4.2 內層FBG 感測器子網路連線故障(26)
3.4.3 公共線路與FBG 感測器子網路故障(27)
3.4.4 公共線路雙故障與FBG 感測器子網路雙重故障(28)
3.5 實驗步驟與結果分析(30)
3.5.1 TDM 訊號實驗(31)
3.5.2 公共線路與FBG 感測器子網路故障實驗(33)
第四章 環形匯排流感測架構(36)
4.1 系統架構(36)
4.2 移動點元件(37)
4.3 分時多工技術(38)
4.4 自我修復功能分析(39)
4.4.1 共用網路故障(40)
4.4.2 內層FBG 感測器子網路連線故(41)
4.4.3 公共網路與FBG 子網路同時故障(43)
4.4.4 公共網路故障與FBG 子網路雙重故障(44)
4.5 實驗步驟與結果分析(46)
4.5.1 TDM 訊號實驗(46)
4.5.2 公共網路與FBG 感測器子網路故障實驗(48)
第五章混合星環匯排流光纖布拉格感測網路架構(51)
5.1 系統架構(51)
5.2 移動點元件(53)
5.3 區域FBG 數目與主要感測子網路(55)
5.4 分波多工技術(57)
5.5 自我修復功能分析(59)
5.5.1 光纖布拉格(FBG)感測網路故障(59)
5.5.2 光纖布拉格(FBG)感測網路雙重故障(60)
5.5.3 共公網路與光纖布拉格(FBG)感測網路雙重故障(61)
5.6 實驗步驟與結果分析(63)
5.6.1 WDM 訊號實驗(64)
5.6.2 FBG 感測網路與公共網路故障實驗(65)
第六章 結論(70)
參考文獻(72)

[1]林永豐,“光纖振動感測器之設計”，pp.1-2，國立中山大學電機工程學系在職專班
碩士論文，2005 年。
[2]A. D. Kersey, “A Review of Recent Developments in Fiber Optic SensorTechnology, ”
Optical fiber Technology, Vol. 2, pp.291-317, 1996.
[3]G. Kister, D. Winter, Y. Gebremichael, et. al, "Methodology and integrity monitoring of
foundation concrete piles using Bragg grating optical fibre sensors," Engineering
Structures, vol. 29, pp. 2048-2055, 2007.
[4]H. N. Li, D. S. Li, G. B. Song, "Recent applications of fiber optic sensors to health
monitoring in civil engineering," Engineering Structures, vol. 26, pp. 1647-1657, 2004.
[5] Y. W. Yang, S. Bhalla, C. Wang C, et al., "Monitoring of rocks using smart sensors",
Tunnelling and Underground Space Technology, vol. 22, pp. 206-221, 2007.
[6]P. C. Peng, H. Y. Tseng, and S. Chi, “A Novel Fiber-Laser-Based Sensor Network with
Self-Healing Function,” IEEE Photonics Technology Letters, vol. 15, no. 2, pp.
275-277, 2003.
[7]B. Lee, Optical Fiber Technology, 9, 57 (2003).
[8]P. C. Peng, H. Y. Tseng, and S. Chi, “Long-Distance FBG Sensor System using a
Linear-Cavity Fiber Raman Laser Scheme,” IEEE Photonics Technology Letters, vol.
16, pp. 575 - 577, 2004.
[9]P. C. Peng, K. M. Feng, W. R. Peng, H. Yu Chiou, C. C. Chang, and S. Chi,
"Long-Distance Fiber Grating Sensor System using a Fiber Ring Laser with EDWA
and SOA," Optics Communications, vol. 252, pp. 127-131, 2005.