强度补偿型光纤位移传感系统稳定性研究

研制的强度补偿型光纤位移传感系统采用相关检测技术及设置参考通道 ,可自动地补偿光源功率波动、环境干扰光等不稳定因素对测量结果的影响。理论分析和实验结果表明 ,强度型光纤位移传感系统采用补偿技术之后 ,其测量精度和稳定性有了明显提高。     

SLD光源谱型对光纤陀螺精度的影响

光纤陀螺仪的精度受到Sagnac相位差测量精度的限制,因此,减小相位差测量误差至关重要。通过相干函数,研究了SLD光源光谱形状及其纹波对光纤陀螺仪精度的影响,并结合实际情况进行了验证,最后给出了光纤陀螺对光源光谱的要求以及光源确定情况下陀螺的设计方向。     

光纤损耗测量中对光源谱宽误差的修正

在光纤损耗测量中,由光源谱宽产生的误差是影响测量精度的一个重要因素.本文从基本的物理概念出发,证明了光纤谱损耗是影响该误差的主要因素.根据误差修正公式计算了这类误差的大小,给出了一组适合1300nmLED的典型误差修正曲线,利用该曲线可方便地消除大部分由光源谱宽产生的误差.     

用于光纤传感网的窄线宽多波长光纤光源研究

窄线宽多波长光纤光源是光纤传感系统中的重要光源,可同时为多路复用技术中的传感器阵列提供所需的多个工作波长．为此对多波长光纤光源的稳态输出进行了数值模拟,理论分析了未泵浦掺铒光纤长度对输出线宽的窄化作用．同时实验构建了一种带有单程反馈和线宽窄化机制的多波长光纤光源,测量分析了这2种机制以及激光腔输出耦合比对多波长输出结果的影响．实验实现功率谱不平坦度〈土3dB时,多波长个数可达27个,3dB线宽约0．06nm,波长在50GHz范围内整体连续可调．     

微型光纤加速度计系统研究

光纤加速度计作为新型光纤传感器的一种,在高精度测量领域中有着不可替代的作用.实现光纤加速度计信号的解调,对于进一步提高传感器测量精度以及实用化都有着重要的意义.光源调频相位生成载波技术(PGC)常用于干涉型光纤传感器的信号解调,为了实现整个光纤传感系统的小型化,提高数据处理速度和解调精度,设计制作了应用于盘式光纤加速度计数字解调系统,系统以DSP和FPGA数字系统作为解调硬件电路的核心,实现对微型盘式光纤Michelson干涉仪相位信号检测.实验结果表明,微型盘式光纤加速度测量系统对微小振动信号检测有着很高的灵敏度,是高精度测量领域中的一个重要研究方向.     

一种新型的光纤荧光温度传感器

介绍一种基于稀土荧光材料（Y^2O^2S:Eu)温度－荧光特性的光纤荧光温度传感器,由紫外汞灯发出的紫外光补调制成脉冲激励光,通过光纤传输激发探头处的荧光材料产生荧光,通过测量两个峰值荧光信号的值得到输出与温度的关系,温度测量误差小于0．5℃。实验结果表明,文具该测系统能够有效地消除光源不稳定及测量通道中光强度化对测量 结果的影响。     

用于扫描光纤干涉仪的可调谐光源的设计

用于扫描光纤干涉仪的可调谐光源的设计王勇廖延彪（清华大学电子工程系激光教研组北京１０００８４）张敏田芊章恩耀（清华大学精密仪器与机械学系北京１０００８４）提出可用于绝对距离测量的波长扫描光纤干涉法，降低了系统对光源的要求，可以解决位移的不连续测量、无...     

光纤激光干涉测速

为了测量运动物体的速度,基于多普勒效应构建了光纤速度干涉仪.系统由光源发射器与接收器、非对称马赫-曾德尔光纤干涉仪、光电接收系统、数据处理4个部分组成.光电接收探测器采集不同时刻运动物体的反射光波形成的干涉条纹,通过对数据进行分析和计算,获得运动物体的运动速度和加速度剖面.在霍普金森杆测量实验中,为获得具有良好对比度的干涉条纹,激光光源谱带宽应优于50kHz,功率稳定度为0.07dB,测速范围和测量精度由光纤干涉仪的延迟光纤长度决定.干涉仪的标定可通过测量延迟光纤长度为100m时的条纹常数来实现.测量结果表明,由干涉信号求得的膛口速度和由光触发脉冲求得的膛口速度之间的误差在1‰以内.     

一种新的光纤数值孔径测量方法

光纤的数值孔径NA(numericalaperture)是光纤的一个重要光学参数,它在一定程度上表征光纤集光能力和与光源耦合的难易程度,同时对连接损耗及衰减特性也有影响.它与光纤传输系数的计量有密切的关系,对光纤的传输带宽有着很大的影响.光纤数值孔径的测量方法有多种,但所需的实验装置都比较复杂.本文提出了一种利用光纤传感实验仪实现光纤数值孔径测量的简单方法,该测量方法可靠易行.     

光纤气体传感器光源温控问题的研究

光谱吸收型光纤气体传感器中,利用气体分子的吸收光谱,采用分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,使光源输出中心波长精确对准气体的吸收峰,从而来检测出气体的浓度.而要使测量准确,光源的温控非常重要.提出了一种光源两级温控的思想:外壳温控和结温控制,并设计了温控电路,温控实验证明了两级温控的有效性.     

放大自发辐射解调的光纤光栅振动传感系统时域建模研究

将放大自发辐射(ASE)光源的线性区间作为边缘滤波器的解调技术予以推广,将其由温度、应变的静态解调扩展应用至光纤光栅振动传感器的动态解调.首先建立了基于ASE光源解调的光纤光栅振动传感测量系统,提出位移负阶跃响应测试法并利用其得到了该系统的时域信号,并且由非线性直接拟合法获得该系统的动态参数,所得动态参数与有限元仿真结果相近.研究结果表明:ASE光源进行动态解调方案简单可行,位移负阶跃响应测试法获得动态时域信号不需要专门的激励设备,易于实现,与传统求取动态参数的方法相比,非线性拟合法求取动态参数更为简便.     

痕量检测中光源对荧光检测系统稳定性的影响

在荧光痕量检测中,光源的稳定性是影响荧光测量的重要因素,关系着整个检测系统的稳定及精度。针对石油污染物荧光检测设备,给出光源稳定性监测电路模型,并采用超前校正方法来消除转换过程由于相位而引起的自激振荡,实现光源的监测。通过实验研究了光源的不稳定性对系统性能的影响,从实验结果中分析出光源监测数据和荧光的检测数据呈现相关性,即光源的变化趋势与荧光的变化趋势一致,提出了统一量级归一处理方法并且应用到在线石油污染物荧光检测仪器中,提高了系统的稳定性。本研究可为荧光痕量检测中光源对检测结果影响的处理提供参考。     

超荧光光源驱动电路的设计研究

光源及其稳定性对光纤传感器的性能具有重要影响,本文根据超荧光光源的工作原理和特性,设计制作了自动功率控制(APC)驱动电路,并应用帕尔帖效应设计制作了温度控制电路,光源在此电路的驱动下获得了很好的线性度,且解决了功率不稳定问题,其稳定度优于0.5%,达到了较好的稳流效果。     

高灵敏度光纤气体传感器的研究

研究了差分吸收式光谱吸收型光纤气体传感器．基于NO2的光谱吸收特性,设计了一种检测NO2浓度的光纤传感系统,以LED作为光源,采用双波长差分检测技术,有效消除了由光源、光纤和传感头的不稳定所引起的检测误差,提高了检测灵敏度,大大增加了该传感器的适用性．     

宽范围光纤位移传感系统结构设计

研究了提高强度调制光纤位移传感器测量范围的方法,采用可控光源、组合式传感探头及程控测量放大信号处理等措施,提出了一套能有效扩大光纤位移传感器量程的综合方法及系统结构.     

差动式光纤传感器在叶尖间隙测量中的应用

分析了涡轮发动机叶尖径向间隙变化对发动机性能的影响。根据叶尖间隙传感器的使用要求和应用环境：设计了差动式光纤位移传感器进行间隙测量，它采用单光纤传光，两组光纤束接收散射光的结构形式。该传感器能有效消除被测叶片叶尖表面反射率、光源波动等对测量结果的影响。     

扭转光纤环Verdet系数的干涉法测量

提出采用干涉的方法测量几种不同扭转圈数的扭转光纤环的Verdet系数.其结果与已知的直退火光纤在1.322 μm波长和直扭转光纤在0.633 μm波长下采用测量偏转角Δθ方法测得的结果基本一致.实验数据采用目前研制光纤电流传感器最常用的Sagnac干涉方法,并在最常用的1.31 μm波长光源下得到,因此对进一步研究扭转光纤环电流传感器具有实用价值.     

恶劣环境下的光纤通信技术研究

利用相干检测技术和脉冲调制技术,探讨恶劣环境下的光纤调制方法.当激光光源稳定传输时,选择相干检测技术调节系统光电电流,利用低通滤波和光谱密度调制方法排除环境干扰.当激光光源传输不稳定并已进行信号同步采样时,使用脉冲调制方法排除环境干扰.仿真测试结果表明,该方法能够有效地稳定环境噪声,使激光光强逐渐饱和,最大化发挥光纤的优势.     

双波长光纤温度传感器的研究

提出了一种满足电力系统高压电器设备在线温度检测需要的双波长光纤温度测量系统。系统以半导体材料的光谱吸收特性作为测温原理，采用光纤和无源器件感受和传递温度信号，具有良好的绝缘性和抗电磁干扰的能力。论述了运用改进双波长补偿方法来全面克服系统中存在的光路扰动、解决光纤温度传感器工作不稳定问题、提高系统的测量精度和稳定性的原理。给出了双波长光纤温度测量系统的实验结果，证明了理论研究的正确性。     

再入式光纤电流互感器及信号检测

为改善光纤电流互感器的性能,设计了一种再入式光纤电流互感器.基于光干涉、相干信号检测和耦合模理论,研究了再入式光纤电流互感器的光源选择、核心器件参数确定及信号的调制与解调方式.理论研究结果表明,宽带光源是再入信号检测的重要前提;通过选择适当的调制信号占空比来控制采样时间点,是实现再入信号检测的必要保证;传感光纤环中耦合器的耦合比的最佳值由信号再入次数决定.基于对第5次再入信号的有效检测,当环境温度在-10~60℃范围内变化时,实现了对10~60A范围内电流的测量.实验结果表明,系统标度因子的线性度良好.用信号再入代替多匝传感光纤,可有效抑制绕制过程引入的应力双折射对系统标度因子线性度的影响;结合结构参数优化,还能有效克服单匝传感光纤情形下材料低维德尔系数导致的测量灵敏度较低的问题.