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。     

基于单模光纤的双锥级联干涉型角度传感器

提出了一种结构简单且具有高灵敏度的光纤角度传感器.该传感器传感头由普通单模光纤经过CO_2激光器刻写形成两段参数不同的锥形光纤.当信号光通过级联光纤锥区时,第一级锥区激发出的包层模传播一段距离后,在第二级锥区与芯模发生干涉.当角度变化时,两锥之间的距离即光程差将发生改变,同时光纤弯曲时纤芯模与包层模之间的模式耦合情况也发生变化,从而使干涉峰产生移动.实验结果表明,当角度值在0.057 5°～0.075 0°的范围内变化时,测量精度可以达到601.8 nm/(°).     

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.     

椭圆芯保偏光纤模间干涉特性的研究

对椭圆芯保偏光纤模间干涉特性进行了仿真研究,通过数值计算分析了椭圆芯保偏光纤模间干涉拍长、模传播常数、模间传播常数差与光源波长的关系,并对椭圆芯保偏光纤椭圆度和纤芯折射率变化对模间干涉特性的影响进行了深入分析,给出了相应的仿真结果和曲线.本文的研究结果对于设计基于椭圆芯保偏光纤模间干涉原理的光纤传感器具有重要的指导作用.     

用于高温高压井下的光纤传感器

本文详细介绍了光纤传感器在恶劣环境的井下的应用。传感头部分是基于干涉原理的光纤传感器,它的腔体长度会随着压力和温度发生变化。为了提高测量速度,一种以自校正（SCIIB）原理为基础的干涉方法被应用到压力（或温度）信号的解调,这种方式能够针对白光漂移以及光纤损失的变化实现补偿。这种系统应用到传感器的制作当中,解调系统可以提供非常高的分辨率。实验结果显示,当压力传感器在0~8000psi范围内工作,温度传感器在0~600℃范围工作时,这种SCIIB系统能够达到0.1%的准确度。白光系统的分辨率大约在?.5nm,动态变化范围在10微米。井下长期的测试结果在文中也有提及。     

基于保偏光子晶体光纤的长尾式光纤环镜角度传感器

针对扭转角度的精确测量问题,提出一种基于保偏光子晶体光纤的长尾式光纤环镜角度传感器.采用对温度不敏感的保偏光子晶体光纤作为扭转角度的传感单元,当保偏光子晶体光纤被旋转一定角度时,其双折射值会发生改变,进而影响光在环镜系统内的干涉情况,最终表现为光谱仪上干涉谱的移动.理论推导出系统的传感规律后,实验测得该传感器在扭转角度为0°~101°的范围内,灵敏度为0.061 7 nm/(°);若光谱仪分辨率为0.01 nm,则系统最小分辨力为0.16°,并具有超低的温度灵敏度-0.6 pm/℃.该角度传感器具有体积小、成本低、对温度不敏感及可用于远距离传输等优点.     

光纤法-珀腔声传感器温度特性研究

利用低精细度法-珀干涉原理,建立了光纤法-珀腔声传感器的温度数学模型,包括干涉光谱随温度变化的关系和声传感器输出信号随温度变化的关系.利用建立的温度数学模型,并通过仿真分析和实验验证,分析了影响光纤法-珀腔声传感器温度特性的关键-材料的热膨胀系数差异.提出复合光纤插芯结构,获得较大的热膨胀系数,以补偿腔长的变化,从而使光纤法-珀腔声传感器具有良好温度适应性.对采用复合光纤插芯的光纤法-珀腔声传感器进行了测试,测试结果表明,在-20~+40℃温度范围内,该传感器具有良好的温度适应性.      

数字式光纤Mach-Zehnder干涉传感实验系统

给出了一种数字式光纤Mach Zehnder干涉测量实验系统.基于光纤相位传感原理,设计了数字式相位检测电路以及压力、温度、位移的功能型光纤传感器.标定实验的结果表明,压力、温度和位移传感器的测量分辨率分别为0.03kPa、0.07℃、2.5μm.     

双光纤干涉温度传感器的研究

目的研制一种具有高分辨率、高灵敏度、抗电磁干扰的全光纤温度传感器。方法应用双光纤干涉和温度对相位的调制原理并借助CCD图像传感器、计算机系统。结果建立了基于光纤传感温度的测量系统。结论双光纤温度测量系统具有稳定、可靠、分辨率高和抗电磁干扰等优点,可实现-20℃至80℃的温度测量。     

数据融合在光纤光栅传感网络中的应用

网络化是光纤光栅传感的一个发展方向.在光纤光栅传感网络中,不但产生的大量数据需要实时处理,还需要对数据进行筛选、总结,从而得到被测量更加准确的信息.倾斜光纤光栅是一种特殊的光纤光栅,其透射谱中除了纤芯模之外还有一系列包层模,因此可将每一个模式作为一个传感器.以光纤光栅传感网络中的温度测量为研究对象,首次提出利用倾斜光纤光栅的多个模式作为温度测量的多个传感器,采用数据融合的方法得到更加准确的温度信息.这种方法计算简便,编程容易,在实际测量系统中具有很好的应用价值.