基于细芯光纤和球形结构的干涉型光纤传感器

设计制作了一种基于细芯光纤(Thin-core Fiber,TCF)和球形结构的干涉型光纤传感器.将一根单模光纤和一根细芯光纤熔接,然后在另一条单模光纤上制作球形结构,再与该细芯光纤熔接,制成传感单元.利用纤芯模和包层模的干涉,实现了对温度和压力的传感.实验结果表明,两个干涉谷Dip1和Dip2的温度灵敏度分别为0.056 1 nm/℃和0.054 2 nm/℃,压力敏感度分别为0.041 8 nm/N,0.030 6 nm/N.由于两个干涉谷的温度、压力灵敏度分别不同,所以可以利用敏感矩阵实现温度、压力双参量的同时测量。     

基于乙醇填充的光子晶体光纤温度传感器

提出一种具有独立探头的反射式高双折射光子晶体光纤环镜结构,此结构利用乙醇的热光效应对光子晶体光纤双折射线性调制,双折射的改变引起Sagnac干涉系统光程差的变化,并导致光谱强度在某一温度区间随温度线性变化,实现了温度的高灵敏度测量.此结构克服了传统的环内结构易受外界扰动的缺点,并且使其在实际应用中搭建分布式传感系统成为可能.实验验证了乙醇的折射率随温度的线性变化规律,灵敏度为4.45e-4/℃;验证了填充乙醇后光子晶体光纤双折射与温度的变化规律,灵敏度为0.015 625/℃;验证了在20~40℃之间,输出光强随温度的变化规律,灵敏度为0.003 1 m W/℃.利用琼斯矩阵理论论证了干涉光谱的形成机理,得到干涉谱方程.     

基于单模光纤偏芯结构的光纤干涉型高温传感器

利用单模光纤的偏芯结构,提出了一种光纤干涉型高温传感器.光在通过传感区域时存在纤芯模与包层模的干涉.当温度变化时,根据干涉谷对温度的敏感性,即可实现温度测量.此传感器可用于高温测量,当温度从400℃上升到750℃时,干涉谷波长变化了32.2 nm,温度灵敏度为0.092 nm/℃.     

高频CO2激光脉冲写入的掺硼长周期光纤光栅温度应变特性

高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅(LPFG)对温度比较敏感、应变不敏感,通常应用在温度传感器做温度测量.普通长周期光纤光栅温度灵敏度只有0.052 nm·℃-1,而用掺硼光纤制作的长周期光纤光栅温度灵敏度达到0.171 nm·℃-1,比普通长周期光纤光栅更加灵敏.因而应用在温度传感提高了传感器的灵敏度以及测温精度...     

基于温度补偿高双折射光纤环镜的边缘滤波解调方法

提出了一种光纤光栅传感解调新方法.系统由1个3dB耦合器、1个传感光纤布喇格光栅、1个双折射光纤环镜和1个探测器构成,高双折射光纤环镜作为边缘滤波器.光纤光栅波长的线性解调带宽为3.6nm.对双折射光纤环镜的温度补偿进行了实验研究,实验表明,封装的高双折射光纤环镜能够补偿高双折射光纤环镜的温度漂移.补偿前的高双折射光纤环镜波长随温度漂移为2.3 nm/℃,补偿后的双折射光纤环镜波长随温度漂移为0.005 nm/℃,远小于未补偿的双折射光纤环镜波长随温度漂移.     

高灵敏度光纤MZI折射率传感器

首次在实芯光子晶体光纤中制备了横向大偏置结构光纤马赫-曾德尔干涉仪折射率传感器,并理论分析了此种干涉仪的干涉机制和折射率传感特性,以及影响折射率传感特性的各种因素;搭建实验系统,测试了折射率传感特性。结果表明,腔长330 μm传感器的干涉谱对外部环境折射率变化的响应成线性,透射谱随环境介质折射率增大而向短波方向移动,灵敏度超过-15 100 nm/RIU,灵敏度与腔长长度无关,光子晶体光纤的气孔对折射率传感特性影响很小。此种高灵敏度的光纤微腔折射率传感器适用于液体或气体的快速检测领域。     

一种基于保偏光纤干涉结构的稳定光谱测量方法

本文提出一种用于光谱测量的保偏光纤干涉结构.该结构基于保偏光纤、法拉第旋转镜、偏振分束器和保偏光环形器等光纤器件的.结构中采用的压电陶瓷光纤相位调制器,使干涉工作在光程线性调制区域,以减小压电陶瓷非线性光程调制产生的误差.结构中的法拉第旋转镜、保偏光纤及保偏光器件的结合使用保证了传输光的偏振稳定性,消除偏振衰落效应的影响,保证了稳定的光谱测量结果.实验测试了SLD光谱,测得结果和光谱仪测得结果一致,结果表明该系统测量光谱的稳定性.该系统可用于提供光纤传感器和通信应用中常用光源(如二极管激光器、LED和半导体激光器等)的光谱分析.     

新一代光纤智能传感网与关键器件基础研究进展

天津大学在973计划项目的资助下,开展了光纤传感技术相关研究.其主要内容包括设计了基于光子晶体光纤的填充银线的PCF-SPR传感器,最佳灵敏度为2 400 nm/RIU;设计了一种基于液芯光子晶体光纤的PBG-PCF温度传感器,传感器的最高分辨率为4×10³ nm/RIU;设计了基于甲苯-氯仿混合溶液填充的光子晶体光纤可调谐热敏光开关,通过改变溶液配比实现不同温度跃变点;构建了基于光微流体理论的3种结构模型,并针对模式场分布及磁场探测展开了研究;构建了基于L波断掺饵光纤放大器的光纤内腔气体传感系统,其绝对误差小于0.04%;针对传感器结构、解调光路、解调算法,设计并优化了F-P传感系统;提出了针对光纤传感网的评估鲁棒性模型,开展了梳状暗调谐光源技术和OFDR技术在光纤传感网检测方面的研究.     

保偏型光纤传感器解调系统仿真与参数优化

研究了光纤布拉格光栅传感器的波长解调原理和保偏光纤环镜的结构及传光原理,分析了输入光波长和输出光功率的分配特性,提出了一种基于保偏光纤环镜的光纤布拉格光栅传感解调方案,应用Matlab7.0进行仿真分析,验证了理论的正确性,运用Optisystem7.0进行光路测试及参数测定充分验证了解调方案的可行性.最后给出了该解调模型中保偏光纤长度、耦合器耦合系数及两偏振态相位差等参数的最优设置范围.     

外界条件对光纤光栅磁场传感器性能的影响

为了评估交叉敏感问题,从光纤光栅的传感原理出发,分析了外界环境对传感器性能的影响,讨论了光纤光栅物理参量随温度、应力和压力的变化情况,提出了基于偏振相关特性的光纤光栅磁场传感器方案.利用耦合模理论,仿真分析了温度、应力和压力对传感系统输出的影响.仿真结果证明,该磁场传感方案对温度和应力是不敏感的,而时变的压力会对磁场测...     

光纤传感技术在油田开发中的应用进展

相对于传统电学传感器,光纤传感器具有体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、不产生电火花以及可实现分布式、实时在线、永久性监测等特点,得到了众多科研工作者的广泛关注,并在油田开发中获得了广泛应用。对应用于油田开发中的光纤传感技术的原理和发展现状进行了介绍,主要包括用于温度、压力、流场、声波、应力等方面检测的光纤传感技术。阐述了各种光纤传感技术在油田开发中的具体应用,通过对各传感技术的优缺点进行分析,并与现有的传统传感技术比较,指出了光纤传感技术在油田开发应用中的巨大优势和广阔前景,并对光纤传感技术在油田勘探和开发中的进一步的应用和发展进行了展望。     

基于伸缩杆结构的光纤光栅多级应变传感器

为了扩大光纤光栅称重传感器的测量范围,提高传感器的测量精度,在理论上设计了一套新型的可以扩大测量范围、提高测量精度的系统,并通过Matlab平台仿真.结果表明,单级传感器在波长变化小于0.2nm时具有良好的线性度.该系统将双光纤光栅串联,分别粘贴于等强度梁的上下两侧,采用光强解调的方法实现对光纤光栅输出信号的解调;在解调基础上,利用伸缩杆结构传递载荷重力.实验测试结果验证了多级应变测量的可行性,在保证分辨力的同时扩大了传感器的测量范围.     

利用光纤耦合衰荡对光纤压力传感器的研究

本文报道基于光纤耦合衰荡系统的光纤压力传感器.从衰荡信号基线的稳定性、光纤传输损耗和光纤折射率三个方面探讨了传感器的基本特征.根据传感器探头压力相应行为给出传感器总体表现.传感器的压力相应范围在0-9.8×106Pa之间.另外,探讨了传感器的线性响应、测量的可重复性、探测灵敏度和动态测量范围.     

一种新颖的光纤环行腔式电流传感器

聚焦光纤电流传感器中电流灵敏度低的问题,提出新的光纤环行腔式电流传感器.该电流传感器将光纤环行腔与电流传感器结合在一起,采用脉冲光作为检测信号.利用脉冲信号在环行腔内多次通过传感头的特点,有效提高系统的电流灵敏度.该结构与传统光纤电流传感器相比,并且具有结构简单、装配容易、成本低等优点.     

变压器绕组光纤光栅温度传感器的优化设计

基于光纤光栅原理,研制了直接测量变压器绕组内部温度的光纤传感器,对传感器的封装工艺、材料进行了优化设计,解决了热力场和应力影响问题。经过温度标定实验,对光纤温度传感器进行了温度校准。现场实验表明,光纤温度传感器与电子传感器的测量温度能够保持较好的一致性和重复性,测量灵敏度小于0.1℃,测量精度可达到±0.5℃,满足变压器绕组内部温度的实时在线检测要求。     

波分补偿型光纤温度传感器

提出一种新型热致变色效应光纤温度传感器的补偿技术。传感器探头部分充满钴盐的醇溶液，它对波长为６６７ｎｍ光的吸收特性随温度的变化而变化，用基于二向色性滤色片的滤波特性的波长分割技术对温度调制的光信号进行波长分割，分别作为测量信号和参考信号。实验表明：使用该技术的光纤温度传感器具有较高的测量精度和长期稳定性，而且该传感器具有体积小，抗电磁干扰的突出优点，可用于生物医学和电力工业等方面。     

基于分布式光纤温度传感器的热源定位方法

分析了光纤温度传感器在温度探测中的优势,讨论了基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布式光纤温度传感器的信号处理方法．提出了一种基于信号时移的估计和分布式光纤温度传感器阵列源信号来解决平面或球面热源定位的信号处理算法．根据平面和球面波前的不同,可以分别利用远场算法和近场算法来确定热源的位置,仿真实验证明算法可行．     

用于硝酸根浓度测量的反射式光纤SPR传感器

提出一种反射式光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)传感器用来测量硝酸根浓度.传感器采用反射式结构,并利用金膜来激发SPR.制备铜纳米粒子/碳纳米管(copper-nanoparticles/carbon-nanotube, Cu-NPs/CNT)膜作为硝酸根浓度测量的敏感膜.当溶液中硝酸根浓度发生变化时,吸附在CNT上的由铜催化产生的氨气的浓度也会随之改变,导致CNT折射率发生改变,从而使SPR谐振波谷发生移动,进而实现硝酸根浓度测量.实验结果显示该传感器在低浓度区间内的平均灵敏度达到了14.14nm/lg［c/(mol·L^-1)］.这种传感器易于封装,可以应用于远距离测量,将在生物化学参量测量方面有着潜在应用.     

基于光纤传感系统的石油测井技术进展

随着国际原油价格的上涨,各种有利于提高采油率的测井技术越来越受到重视。光纤传感器由于其耐高温、耐腐蚀以及具有分布式在线监测能力等独特的特点,在智能化油井系统中受到西方各大石油公司的青睐。本文首先介绍国外在光纤温度、压力等在线监测以及智能化系统方面的工程技术最新进展以及发展趋势,然后介绍山东省科学院与中国石油大学合作在光纤高温、高压测井以及光纤地震检波器的研究进展。报告了采用普通和耐高温光纤光栅制作的温度、压力传感器的实验结果,以及基于极高灵敏度的光纤DFB激光器的光纤声波检测的实验结果。