带式漏水传感技术及定位方法的研究

提出了一种基于双光纤宏弯耦合效应的新型带式漏水传感装置的整体设计方案。传感探头采用未经任何处理的双光纤扭绞螺旋结构,利用光纤宏弯时引起光纤内传播的光束泄露到双光纤扭绞结构中,并受环境折射率的调制,从而实现漏水传感。设计电路进行微弱信号提取,最后利用锁相放大技术改善信号质量,根据最后输出电压值的变化判定有无漏水及漏水量的多少。采用寻址定位法实现长达12.8 m的检测范围内50 mm的检测精度。搭建漏水检测实验平台,经实验证实,电压—漏水量关系接近线性,50 mm测量范围内最大线性误差为2.06 mm。     

分布式光纤传感系统相位还原的色散特性

在强度调制型光纤传感系统中,光脉冲的传播会受色散的影响而产生展宽效应.为了研究色散对相位调制型光纤传感系统相位传输特性的影响,本文对该系统获得的相位信号受色散的影响进行研究评估.该研究是基于宽光谱白光光源Sagnac结构的分布式光纤传感系统,分别使用正弦信号和脉冲信号对在不同长度传感光纤里传输的光进行相位调制,并还原出相应的相位调制信号;作为对比,在另一强度调制型光纤传感系统中,用相同参数的脉冲信号对在不同长度传感光纤里传输的光进行强度调制.结果显示,在强度调制型光纤传感系统中获得的脉冲信号会发生明显的展宽,但在相位调制型光纤传感系统中还原出的相位调制信号脉宽展宽明显小于强度调制型系统.     

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.     

光纤激光器自混合干涉微位移测量研究

研究了光纤激光器自混合干涉效应测量微位移的方法.为提高自混合干涉的微位移传感测量精度,将正弦相位调制方法引入光纤激光器自混合干涉测量.光纤激光器外腔中使用相位调制器调制自混合干涉信号.采用四象限积分技术解调外腔相位得到位移测量结果,与高精度微位移平台位移参数对比,验证传感测量方法的可行性.位移测量精度远优于半个波长.此方法对全光纤高精度位移传感应用有重要意义.     

光源调制全光纤电流互感器的研究

介绍了全光纤电流互感器的结构,分析了系统输出信号的特点,指出工频干扰及线性双折射效应是影响系统稳定性的主要问题.提出并实现了基于光源调制的抑制工频干扰方法.该方法利用2000 Hz的方波光源作为互感器的光驱动,系统的输出信息由原来的一路变成了两路,通过两路信息的融合有效地抑制了电路工频干扰.理论分析及实验结果表明,在不增加系统复杂性和硬件投入的条件下,该方法不仅抑制了电路中的低频干扰,还有效地抑制了工频干扰,提高了系统的信噪比,为提高全光纤电流互感器系统的稳定性和可靠性提供了新的方法.     

一种用于电子式电流互感器的信号处理方法

提出了一种用于电子式电流互感器的信号处理方法。该方法在光强调制原理的基础上,通过将光强调制时的直流偏置信号作为参考信号,利用发光管及光电管的线性区,将高压侧模拟信号调制后的光信号直接传输至低压侧;可以根据参考信号的衰减计算交流信号的衰减,由此解决了使用模拟光信号进行测量时存在的精度较低的不足。可用于电子式电流互感器的设计以实现母线电流的测量。介绍原理及实现过程,并对系统设计的关键问题进行了分析。实验表明,该方法可用于测量及保护用电子式电流互感器的设计。     

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.     

可应用于航天测量的传感器PGC解调关键参数误差分析

干涉型光纤传感器在军用探测、航空航天等许多领域都有广泛的应用前景.直接调制光源频率(Frequency Modulation,FM)的相位生成载波(Phase Generated Carrier demodulation,PGC)解调方法成为干涉型光纤系统的重要解调方法之一.FM调频深度、一倍载波信号相位延迟、二倍载波信号相位延迟等关键参数均会对系统性能造成不利影响.本文从解调结果线性度和谐波抑制比(Harmonic Suppression Ratio,HSR)两方面分析了关键参数误差对解调结果性能的影响.分析表明调制深度C对参数误差的贡献最大,是影响解调性能的主要因子.相对而言,一倍/二倍载波信号相位延迟对解调结果性能影响较小.PGC解调结果线性度和谐波抑制比均受调制深度、载波信号相位延迟等的影响.参数误差每增加一倍,谐波抑制比约下降6dB.     

光致折射晶体在光纤传感器信号检测中的应用

本文用双光束耦合理论,讨论了光致折射晶体在光纤传感器信号检测中的应用,得出了测量传感信号的理论公式.     

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.     

半导体吸收式光纤温度传感器

利用半导体光吸收原理 ,提出了一种新颖的半导体吸收式光纤温度传感器 ,它可实现在高压、强电磁环境下对电力系统线路及设备的温度测量。该传感器使用砷化镓半导体材料作为温度敏感元件 ,并用反射式传感结构 ,使其具有结构简单、容易使用、响应速度快的特点 ;同时利用除法器减少了光强的变化及光纤连接损耗对传感器信号的影响。实验测定 ,该传感器在 - 2 0℃～ 110℃的温度范围内有1℃的精度 ,温度在 15℃～ 110℃范围变化时有 2 5 s的响应时间。     

基于法布里-珀罗干涉仪的高灵敏度光纤传声器

论文系统完整地描述了基于法布里-珀罗干涉仪的高灵敏度光纤传声器的研究,内容包括法布里-珀罗干涉仪、光强度解调和电压输出. 根据基本原理分析和计算,通过对结构紧凑传感头、放大的自发辐射(ASE)宽带光源与密波分复用器(DWDM)选配组合的相干光源以及跨阻和前置放大电路的设计,制作完成了光纤传声器. 该光纤传声器具有高灵敏度值为247 mV/Pa,在频率范围30 Hz～4 kHz内的平坦度小于2 dB,以及高信噪比和低总谐波失真.      

光纤探头式测色系统设计

在单色仪的色度测量中,为减少光源对物体直接照射所受外界的干扰,将光纤探头作为光能的收集与传输部件引入测色系统中.该系统利用高压汞灯作光源测试特征波长,系统的测色波长误差小于0.3 nm(国际对测色波长误差要求小于0.5 nm).实验结果表明,这种测色系统波长精度高,并有良好的重复性.由于光纤对光谱的非线性衰减的影响而使颜色的测量产生畸变,通过光纤输出端光场的场强分布函数使色度测量得到校正.为了分析系统的测色效果,通过对标准色卡的颜色测定,并与标准值相比较,结果表明,色坐标误差指标小于0.01.本系统可用于颜色检测的实际应用中.     

Compact fiber-optic diode-laser sensor system for wide-dynamic-range relative humidity measurement

A compact fiber-optic diode-laser sensor system for measuring relative humidity is studied. In such a system, a distributed feedback laser lasing near 1877 nm is used as light source while a high-precision Pt resistance as temperature sensor, an accuracy of 0.1% relative-humidity can be achieved. The laser sensor system is able to lock to the absorption peak and calculate the density of water vapor without any additional reference measurements. Using programs built in to the microcontroller unit, the laser system can switch functions between direct measurement at high density and second-harmonic detection at low density. The system can switch between the two modes automatically and work in a wide dynamic range.     

透光混凝土基LED主动发光交通标线的光纤设置

为提高交通标线的可视化、智能化与信息化水平,将透光混凝土引入公路领域,构建一种透光混凝土基发光二极管(LED)主动发光交通标线.采用方差分析与多重比较法分析了4类通用光纤的物理性能、导光性能与经济性,选定PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光纤作为导光材料.通过LED光强分布曲线与光波在光纤中的传播机理,确定了光纤直径的理论计算值;基于直径1～8 mm的PMMA光纤导光率的实测数据,采用S型曲线拟合PMMA光纤导光率与直径之间的函数关系,符合0.05的卡方拟合优度检验,且实测值与理论分析结果一致,选定直径6 mm的PMMA光纤.基于LED主动发光交通标线在不同环境照度、光源颜色、光纤掺量条件下的实测静态视认距离,采用对数回归模型,计算确定设计速度为60～120 km·h~(-1)时光纤掺量的合理范围是2～6 pcs.     

LED灯泡的光热耦合研究

从LED芯片、LED荧光粉两个方面入手,综述了当前多种LED灯泡光热耦合理论与模型的研究进展,并且对研究方法进行评述,展望了LED灯泡光热耦合的进一步研究方向,对实际研究和应用具有一定作用。     

偏正无关光纤干涉仪及其微位移测量应用

提出了一种与偏振无关的新型光纤干涉仪,采用端面镀膜的光纤自聚焦准直器,结合球凸透镜构成共光路光纤干涉仪,其探测光与参考光在同一根普通单模光纤中共光路传输,有效消除了偏振衰落影响。通过理论建模分析,并采用高精度的压电陶瓷作为稳定信号源,搭建了微位移测量平台,实测了三角波驱动电压信号与对应的干涉信号。研究了不同扫描电压下,压电陶瓷位移和驱动电压的关系。实验结果表明,该光纤干涉仪可实现微小位移的精密测量,在超精密机床振动、微型机械、传感等方面具有应用价值。     

耦合电感元件的复功率分析

利用正弦交流电路中耦合电感元件的受控源模型,分析串联、并联耦合电感线圈及空心变压器中耦合电感的复功率及与电源之间的功率关系,直接、方便获得由磁耦合引起的有功功率和无功功率。     

基于光纤传感技术的电接点温度在线测量系统的研制

提出一种用于电力系统电接点的温度在线测量系统.该系统主要由宽带光源、光纤温度传感器、光纤滤波器、信号处理与放大电路和显示电路组成.利用螺旋液晶螺距对温度变化敏感的特性,将螺旋液晶填充到光子晶体光纤形成光纤温度传感器,温度变化引起最大反射光强点波长的变化,利用液晶螺距与温度之间的关系,实现接点温度的实时测量.本测量系统具有高电绝缘和抗电磁干扰等优点,特别适合于电力系统中电接点的温度在线检测.     

光纤荧光温度传感器的制作

介绍了一种光纤荧光温度传感器的设计与制作。其原理为由紫外灯发出的紫外光被调制成脉冲激励光，通过探头产生荧光。用两个频谱分量不同的光电二极管将光信号转换成电信号，经过信号处理得到相对光强与温度的关系。