掺锗单模光纤布拉格光栅γ辐照损伤实验

为开发光纤布拉格光栅在空间环境温度及应变的测量的应用,有必要对其在空间辐射环境下的性能变化规律进行研究。基于色心模型,从理论上分析了电离辐射对光纤布拉格光栅传输性能的影响。采用~(60)Co-γ辐射源对两根布拉格中心波长分别为825 nm和835 nm的掺锗单模光纤布拉格光栅进行了总剂量为1.01×10~6rad的电离辐射实验。实验结果表明,随着辐照剂量的增加,光纤布拉格光栅反射谱的峰值波长发生了红移现象,光栅的折射率增加。经过总剂量1.01×10~6rad辐照后,布拉格中心波长825 nm和835 nm的峰值波长分别增加了0.070 62 nm和0.074 15 nm。实验结果与色心模型推导出的光栅有效折射率与辐射剂量的函数关系式相符合;为光纤布拉格光栅在空间环境温度及应变测量的运用提供数据基础。     

布拉格光纤光栅等效芯径和折射率的测量

提出一种通过布拉格光纤光栅传输谱线计算其纤芯直径和折射率的方法.实验中采用较短波长的相位掩模板及紫外光照射载氢的单模光纤来写布拉格光栅.通过测量LP01模与反向传输的LP01、LP02模耦合所对应的损耗峰,并将对应的两中心波长分别带入色散方程,来计算同时满足布拉格光栅相位匹配条件的解,即可求出该光纤光栅纤芯直径和折射率.这种方法为测量光纤光栅参数提供了一种新的途径.     

超声波作用下的光纤布拉格光栅频谱分析

阐述了利用光纤布拉格光栅进行传感测量的基本原理与方法,讨论了由于超声波作用而引起的光纤布拉格光栅机械形变及折射率变化.引入分层传输矩阵法建立仿真模型,利用一组典型的光纤布拉格光栅参数并采用分层赋值与矩阵叠加的方法,数值模拟了超声波作用下光纤布拉格光栅的频谱特性.分析了该模型的有效作用条件及改变超声波波长及强度对光纤布拉格光栅频谱特性的影响.提出一种适用于多种条件下的利用光纤布拉格光栅测量超声波的方法,以及相应可供参考的仿真模型.     

液氮温度下裸光纤布拉格光栅弹光系数实验测量

研究了裸光纤布拉格光栅(FBG)的低温应变特性,采用静态拉伸实验逐对记录FBG中心波长和加载应力,通过理论推导得到理论应变,并将其与相对波长变化量的关系曲线进行线性拟合,求出裸光纤布拉格光栅在常温和液氮温度下的有效弹光系数.此种实验方式消除了传统实验方式(将光栅粘在金属基片上)应变传递对测量结果的影响,使测量结果更准确.结果发现液氮温度下相对波长变化量ΔλB/λB与应变ε呈线性关系,测得常温和液氮温度下弹光系数分别为0.25和0.23.     

基于预应变的光纤光栅传感头应变传感特性的研究

报道了采用预应变方法制作的一种结构简便而新颖的光纤光栅传感探头的应变响应特性 .该方法能使一根光纤光栅产生两个以上的反射峰 ,因此能解决温度和应变测量时存在的交叉敏感问题 .在测量范围内 ,应变和温度响应曲线具有良好的线性 .光纤光栅的预应变部分和裸光纤部分的应变响应灵敏度分别为 0和 7×10 -4 nm/ με;温度响应灵敏度分别为 5 .32× 10 -2 nm/℃和 1.0 7× 10 -2 nm/℃ .     

双光纤布拉格光栅温度和应变传感研究

在对光纤布拉格光栅温度和应变传感原理分析的基础上，构建了一种易于实用化的，能够实现温度和应变双参量同时区分测量的双光纤布拉格光栅传感器结构，并建立了其传感模型，从而解决了光纤布拉格光栅传感器进一步发展的关键问题，即温度、应变交叉敏感问题．最后，在现有的实验条件下设计了该模型的传感实验系统．实验结果表明，当被测温度变化在10～65℃，轴向应变在50με～350με范围内时，测量结果与实际值很接近，从而证明了双光纤布拉格光栅结构传感模型的正确性，并为其深入研究和实用化奠定了一定的理论和实验基础．     

基于倾斜布拉格光纤光栅的高灵敏度折射率传感器

制备了不同倾斜角度的倾斜布拉格光纤光栅,用于测量周围环境的折射率.当环境折射率增加时,高阶包层模谐振峰会逐渐消失,即将逐渐消失的高阶包层模谐振峰的波长会随环境折射率的增大而线性增大.测得的折射率灵敏度在500 nm/RIU以上.通过选择适当的倾斜角度,制得的光纤传感器可以满足不同范围的折射率测量.     

一种提高长周期光纤光栅生物包膜传感器性能的方法

基于耦合模理论和阶跃折射率单模光纤三层模型包层模理论,可在长周期光纤光栅(LPG)光纤包层外涂制特定的抗体作为生物活性膜层,并通过生物活性膜层折射率的变化来检验血液中是否存在对应的抗原。研究结果表明,当在LPG内部引入啁啾后,可提高LPG传感器的谐振波长偏移的灵敏度,但透射光强峰值会有相应的下降;随着啁啾参数的增加,透射光强峰值变化不大,谐振波长偏移随折射率的变化更为敏感。但当啁啾参数达到一定的量值时,这种偏移量相对较小。实验选用折射率同抗原、抗体接近的硅化膜作为成膜基底材料,基底膜层厚度可选择在约120nm,此时的波长位移线性度好,有利于实验中的测定。     

基于高阶模干涉的双参量同时测量传感器的实验研究

提出一种单模-多模-单模(SMS)与光纤布拉格光栅(FBG)级联的传感结构,利用了多模光纤内的高阶模干涉原理实现传感测量.本文采用了同长度芯径分别为50μm和60μm的多模光纤.实验结果显示,在SMS结构中,芯径50 μm和60μm的温度灵敏度分别为0.095nm/℃和0.127nm/℃,采用大芯径多模光纤略有提高SMS结构的温度灵敏度;折射率灵敏度分别为61.96nm/RIU和128.11nm/RIU,采用大芯径多模光纤大大提高了SMS结构的折射率灵敏度,该传感器能够用于温度和折射率的同时测量.     

光纤光栅温度补偿实验研究

分析了光纤布拉格光栅对温度和应变传感的响应机制,对光纤布拉格光栅传感中的应变和温度交叉敏感问题进行了讨论,在此基础上提出了采用参考光栅实现光纤布拉格光栅应变传感时的温度补偿的基本原理和方法,并通过实验进行了验证。理论和实验均证明,与其他温度补偿方法相比,笔者提出的参考光栅温度补偿法原理简单,补偿效果好。     

可调谐48 nm弯致应变光纤光栅

为了满足光纤通信和光纤传感对大范围波长调谐的迫切需要,该文对弯致应变光纤光栅波长调谐的公式进行了推导,给出了解析表达式,并研制了弯致应变光纤光栅波长调谐的实验装置,实现了高达48nm的波长调谐范围。在波长调谐过程中,3dB带宽展宽约为0.1nm;在误差允许范围内,波长调谐的实验值与解析表达式得出的理论曲线相吻合。     

基于波纹管杠杆组合结构的光纤光栅压力传感器设计

针对井中水压高精度测量的需求,基于波纹管的压力传感特性,及悬臂梁的杠杆放大结构,设计了一种高灵敏度的光纤布拉格光栅压力传感器,通过弹性片连接的杠杆结构将压力作用下波纹管的轴向变形放大为光纤布拉格光栅的轴向应变,以实现压力的高精度测量。建立了传感器机械结构的力学模型,推导了传感器中光纤布拉格光栅中心波长变化与压力的数学表达式,并通过有限元方法对传感器的压力灵敏度进行了仿真。该传感器仿真和实验压力灵敏度分别为14.8 pm/kPa和14.1 pm/kPa。该压力传感器能够对小量程范围内的压力进行准确测量,同时可以通过改变杠杆臂长参数改变传感器的灵敏度,调整其测量量程。     

光纤光栅传感器的原理及应用研究

作为性能优良的敏感元件,均匀光纤布拉格光栅、啁啾光纤布拉格光栅等多种传感器已经有了更多的直用领域。通过光纤布拉格光栅内部写入、干涉法侧面写入、相位模版法写入等制作技术的原理说明和对比评介,通过光纤光栅传感器对所在环境的应变、应力、温度变化和动态磁场的感应原理分析,以及对光纤光栅传感器在复合材料、电力系统、石油天然气井和建筑结构中的应用工程的综述,阐明了这一类传感器件在单参数传感测量,特别是多参数传感测量中还育很大的发展空间,值得进一步研究。     

分布布拉格反射光纤激光器实验研究

介绍了分布布拉格反射光纤激光器的实验原理,设计并搭建了一支用于教学的分布布拉格反射光纤激光器实验平台。实验得到波长为1550nm的激光输出,测量了激光的输出特性及光谱特性。     

一种实用型光纤光栅复用检测系统

本文报导了一种实用型光纤光栅复用传感系统．该系统利用可调谐光栅反射解调的原理，其波长分辨率达到0.01nm，对应测量的应变分辨率为8．27με．实用结果和理论值相吻合。     

匹配型光纤布拉格光栅波长移动解调方案设计与分析

分析了匹配型光纤布拉格光栅波长移动解调方案的基本原理,构建了光功率与波长偏移量以及光功率与轴向应变、温度变化量函数关系式,绘制了其变化曲线。为波长移动解调方案的实施奠定了理论基础。最后给出了该传感实验系统的实验结果。     

光纤Bragg光栅在分离式Hopkinson压杆实验中的应用

光纤Bragg光栅用于高频应变的测试是一个重要研究课题．文中介绍了其高频解调原理,探讨了光纤光栅传感器用于分离式霍布金逊压杆(SHPB)实验装置中应变测试的相关问题；推导了弹性杆中传播的应力波σ与传感光纤光栅中光波相位的变化量Δ(?)之间的关系式,进而建立了含有光纤光栅传感变化量的弹性杆应力波计算公式；构建了基于光纤Bragg光栅的动态应变测试系统,对中心波长分别为1550nm和1545nm的裸光纤光栅传感器以及应变片,两种传感器粘贴在被撞击弹性杆(输入杆)表面测试应变的情形进行了比较研究,给出了实验结果．研究表明,光纤Bragg光栅在高频动态应变测量中具有很好的应用潜力和前景,测试方法和结论对于光纤Bragg光栅在高频动态应变的实际测试中具有积极意义．     

光纤Bragg光栅的传感原理及实验分析

光纤传感器作为一种先进的传感器,有许多优点,它的用途必然越来越广泛。本文着重研究了光纤布拉格光栅的应变和温度特性,通过实验所测的光栅应变系数和光栅温度系数与理论计算值很相符,为光纤Bragg光栅在电力、石油、化工等领域的温度和应变监测提供了理论依据和实验数据。     

光纤Bragg光栅的传感原理及实验分析

光纤传感器作为一种先进的传感器,有许多优点,它的用途必然越来越广泛.本文着重研究了光纤布拉格光栅的应变和温度特性,通过实验所测的光栅应变系数和光栅温度系数与理论计算值很相符,为光纤Bragg光栅在电力、石油、化工等领域的温度和应变监测提供了理论依据和实验数据.     

光纤布拉格光栅压力传感器的研究

简要介绍了光纤布拉格光栅的传感原理,理论分析了弹性元件平膜片的受压变形规则,并将光纤布拉格光栅粘贴在自行设计的不锈钢平膜片上,构成了基于膜片的光纤布拉格光栅压力传感器,给出了光纤布拉格光栅的布拉格波长偏移量与压力的关系表达式。实验结果表明,光纤布拉格光栅压力灵敏度系数达到2.9pm/kPa,与理论分析值基本相符.另外,传感器在所测压力范围内呈现出很好的线性特性、重复性,适合于易燃易爆场合的压力测量。