分布式光纤测温系统在陈四楼煤矿的应用

【目的】介绍陈四楼煤矿分布式光纤测温系统的组成、原理、实施方法及应用效果。根据陈四楼煤矿井下现场状况，提出矿井分布式光纤测温的具体实施方法。【方法】该系统由光纤传感器、光纤仪表、可调谐噪声抑制装置、数据传输装置及远程服务器组成，能实现长距离、高精度、高可靠性的环境温度测量和实时在线显示，适用于煤矿井下各种精确温度测量任务。【结果】从应用范围来看，该系统可用于煤矿井下各种精确测温任务，如变电所电缆温度、机房硐室环境温度、大巷温度等。【结论】分布式光纤测温系统能有效测量煤矿井下温度，误差小。该系统结构简单，维护和使用方便，为煤矿井下光纤测温的研究提供新的解决方案。     

冶炼过程的在线光谱分析

利用石英光纤、光栅光谱仪、ＣＣＤ探测器、微机组成在线光谱分析系统。测量该系统的光谱分辨率、时间响应及探测灵敏度,并对模拟炼钢过程进行在线光谱分析。     

基于TS-DFT高速光谱解调的FBG温度分布检测

基于时间拉伸-色散傅里叶变换（time-stretch dispersive Fourier transformation,TS-DFT）技术实现了光纤布拉格光栅反射谱高速解调。解调系统由锁模激光器、环行器、色散补偿光纤、参考光栅、传感光栅以及数据采集和处理模块组成。实验得到了传感光栅在不同温度场下的时域映射光谱,通过与光谱仪测量光谱对比,验证了系统高速光谱解调能力,解调速率为51.2 MHz。结合光谱反演算法得到了沿光栅轴向的温度分布,空间分辨率为200μm,实现了传感光栅高速、高空间分辨率温度传感。     

倾斜光纤光栅传感器

倾斜光纤光栅是一种光栅条纹与光纤法线存在一定角度的特殊光纤光栅.由于光栅倾角的引入,前向传导的入射光被有效激发至后向传导的包层模,并保留满足布拉格条件的后向传导纤芯模.经过各种新颖的结构设计、物理组合及生物化学材料修饰,倾斜光纤光栅可实现多种物理、机械、电磁、生物、医学、化学传感量的高精度检测,成为"光纤上的实验室"(lab-on-fiber)的重要组成和关键器件.该文系统介绍了倾斜光纤光栅的制作方法、模式耦合理论、传感机理与特性(特别是表面等离子共振技术)及近年发展起来的各种传感应用实例,包括机械类传感如弯曲、振动、位移等;电磁类传感如电场、磁场等;生物类传感如细胞、蛋白、血糖;化学类传感如气体、电活性微生物等.随着各种新功能材料和纳米加工技术的快速发展,基于倾斜光纤光栅的交叉学科研究快速发展,为进一步提高光纤传感器测量精度、拓展测量对象提供了重要支撑和广阔的发展空间.     

少模光纤长周期光栅——从模式转换到高灵敏度光纤传感

少模光纤长周期光栅具有波长选择性好、插入损耗低、结构灵活多变、集成度高、与光纤系统兼容等优点，是实现少模光纤中模式转换、涡旋模式调控的有效手段，在光纤通信和光纤传感领域都展现了巨大的应用价值.该文介绍了少模光纤长周期光栅在模式转换和光纤传感方面的研究进展，首先介绍了少模光纤长周期光栅的制备技术、模式耦合原理，重点介绍了少模光纤长周期光栅模式转换器，包括标准长周期光栅和螺旋长周期光栅，最后详述了基于少模光纤长周期光栅的光纤传感器的工作原理和实现方法.     

应用光纤光栅传感器监测弹性材料内部应变

通过添加调试剂,使光纤光栅与弹性材料牢固地接触,利用此种方法将两个连接的光纤光栅传感器正交埋置在弹性材料模块中.对模块施加外力,引起光栅的布拉格反射光的波长发生变化.通过对波长漂移的观测,实现该材料内部应变的检测,并测量出材料的泊松比.实验结果与理论预期基本一致,表明此埋置方法可实现FBG传感器对弹性材料的内应变进行有效地监测.     

光纤光栅三维拉力传感器设计

基于光纤光栅传感技术设计了一种用于监测变电站套管受力状态的光纤光栅三维拉力传感器.通过有限元仿真和实验测量结合的方式，实现了三维拉力传感器解调的设计和测试，在3个方向的灵敏度为0.01～0.02 με·N^-1.对传感器进行加载测试，测试结果与加载结果基本一致，在600 N加载范围内平均误差为5.13%，光纤光栅三维拉力传感器能够实现对三维拉力的准确测量.     

分布式光纤温度监测技术与应用

分析了光纤拉曼散射测温基本原理、基于光时域反射(OTDR)的定位原理和分布式光纤温度监测原理,研究开发了煤矿采空区温度分布式在线监测及发火预警系统与装备,实现了对煤矿采空区进行温度实时在线定位监测,对停采缓采存在煤炭自燃危险性的工作面,实现了采空区发火的连续、实时监测和准确定位、动态预报。介绍了分布式光纤温度监测系统及应用前景。     

基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述

光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于机械强度和制备工艺复杂的限制,大大拓展了其在分布式传感领域的应用。本文系统地介绍了大规模光栅阵列光纤的制备、分布式解调方法与应用进展,从大规模光栅阵列光纤的在线制备技术,以及基于该阵列光纤的分布式传感解调技术,包括准静态波长解调技术、高速波长解调技术以及增强型动态相位解调技术等,特别关注解调速度、空间分辨率、复用容量等关键技术及传感性能。同时还介绍了基于大规模光栅阵列光纤的应用包括温度、应变分布式的准静态应用领域,以及振动分布式的相位动态应用领域等,包括大型建筑、机械、航空航天、石油化工等诸多领域的安全监测、故障诊断等工程应用方面。     

基于腔衰荡光谱技术的半导体光放大器增益测量

提出并验证一种基于腔衰荡光谱（CRDS）技术的半导体光放大器（SOA）增益测量方法．实验系统包括经RF信号调制的DFB激光器、半导体光放大器、环形器、光纤布拉格光栅、耦合器、温度控制器、光电探测器及示波器．导出了半导体光放大器增益与腔衰荡时间之间的函数关系式．结果表明,腔衰荡时间是半导体光放大器增益的函数,增益是波长的函数,给出了一种测量SOA增益的新方法及技术可行性．     

波长编码型光纤传感器高精度解调技术研究进展

介绍了波长编码型光纤传感器高精度解调技术的最新研究进展，所涉及的解调技术能够实现对波长编码型光纤传感单元阵列的亚纳应变级分辨率的测量能力.首先回顾了光纤光栅应变传感技术，分析了高精度光纤应变传感器所选用的敏感元件；然后介绍了前馈式扫频激光线宽压缩技术和闭环轮询式探测技术，详述其理论原理、实现方案、性能指标；最后介绍了基于上述技术实现的高精度光纤应变传感系统实现地壳形变观测的应用实例，为各类高性能光纤传感器的研究与应用提供参考.     

温度对双芯布拉格光纤光栅二阶偏振模色散影响的研究

应用了一种对称结构的双芯光纤,写入对称的光栅,形成双芯布拉格光纤光栅.实验研究其在不同温度下的反射谱线和二阶偏振模色散(PMD)随波长变化曲线,分析了二阶PMD随温度变化的情况.实验表明,二阶PMD随着温度的变化而改变,温度增加两峰中心波长的漂移程度相同,其他因素无明显变化,二阶PMD中心波长峰值随温度增加成线性向长波长方向漂移.研究结果对双芯光纤光栅温度传感的应用提供了一定的指导意义.     

单模光纤长波长(1.3μm)色散测量

本文介绍了全部采用国产元器件建立的时域法脉冲展宽测量系统的原理、设计、结构及测试结果.该系统可用来测定单模光纤长波长(1.3μm)色散.测试结果及分析表明,本系统可满意地用于多模光纤色散和光电探测器响应速度测量;对单模光纤色散测量,当待测光纤长度达10km以上时,相对测量误差小于3%.在待测光纤较短时,相对误差增大,但此时仍可满意地鉴别单模光纤在1.3μm波长下是否符合6ps/km·nm这一技术指标.     

基于ModBus协议的红外测温变送器设计

以MSP430F149为平台,采用热电堆红外测温传感器A2TPMI为测温元件,结合ModBus通信协议,设计一款基于RS485总线,能实现远距离多点测温的在线式红外测温变送器.该红外测温变送器适用于电力温度检测、设备故障诊断、工业生产等需要多点分布式非接触式测温的应用领域.     

三芯LPFG模式耦合及有效折射率计算方法

以耦合模理论为基础,研究了两种不同结构的三芯长周期光纤光栅的模式耦合方式,推导了模式耦合方程. 分析了两种不同结构三芯光纤光栅包层模有效折射率的计算方法,并对包层模有效折射率进行了数值模拟计算. 模拟计算结果表明,不同纤芯排列方式会影响一阶奇次和偶次包层模有效折射率随波长增加而减小的程度. 研究结果为三芯长周期光纤光栅的进一步应用开发提供了潜在的理论指导.     

单模光纤的色度色散及其测量和补偿技术

光纤色度色散是限制光信号传输速率和传输距离的主要因素之一,也是目前高速光通信系统中迫切需要解决的问题.介绍了单模光纤的色散组成,详细推导了描述色度色散的脉冲展宽的计算公式,分析了调相位法测量色度色散的过程,解析了进行色度色散补偿的必要性,给出了啁啾光纤光栅进行色度色散补偿的原理,并对单模光纤的发展动态做了阐述.     

基于布拉格光纤光栅偏振相关损耗的高敏感应力传感器

主要利用布拉格光纤光栅(FBG)的传感特性来实现横向应力测量,不同于通常利用反射波长解调的方法,而是利用有效FBG反射偏振相关损耗(RPDLeff)相关特性的变化来实现对横向压力的测量.根据耦合模理论,建立了RPDLeff横向压力传感的理论模型,数值模拟显示RPDLeff很适合用来制作灵敏的横 向压力传感器.并在不同...     

FPGA在图像型火灾探测器中的应用

随着工业的不断发展,对火灾探测的要求也越来越高。在工业危险场所,火灾发生后传播速度快,破坏力强,容易造成巨大的经济损失和人员伤亡。所以在此类场所中,火灾探测器必须更准确、更快速、更稳定。因此,更智能的图像型火灾探测器进入了人们的视野。基于此,提出一种以FPGA为硬件系统的图像型火灾探测器方案,其利用FPGA系统小型化、低功耗、高速度、高稳定性等特点,来满足图像型火灾探测器在石油化工等高危场所中的应用。     

一种测温电路的快速调试方法

惯导系统是精确制导武器中不可或缺的重要组成部分。在战术级或小型化产品上通常要对每个产品进行单独温度误差补偿,以抑制环境温度的影响。因此,在生产线上,需要对光纤陀螺惯导系统的测温部件进行专门标定,通过调整使其与基准温度源的误差保持在一定范围内。本文主要针对一种测温电路提出快速调试的方法,以提高生产现场的调试效率。     

蓝宝石衍生光纤及传感器研究进展

蓝宝石衍生光纤(sapphire-derived fiber,SDF)具有机械强度良好、耐高温等性能,在高温传感、分布式应力传感等方面有广阔应用前景.该文首先简要介绍了蓝宝石衍生光纤的基本特性,然后结合该课题组近几年在该方向的研究进展,对基于蓝宝石衍生光纤的布拉格光栅、法布里-珀罗腔、长周期光栅和马赫-曾德尔干涉仪进行重点讨论,分析了基于蓝宝石衍生光纤传感器的工作原理和实现方法.