湿腐蚀法制备U形塑料光纤折射率传感器

为提升折射率测量灵敏度、方便测量,通过湿腐蚀法制备了高灵敏度的U形塑料光纤折射率传感器.从理论上分析了多模塑料光纤宏弯曲折射率传感器的原理,利用射线法对塑料光纤中传输光场进行近似,获得多模塑料光纤宏弯曲模式损耗的表达式.采用丙酮和甲醇混合溶液作为腐蚀剂,利用湿腐蚀法对塑料光纤进行处理,观察不同腐蚀剂浓度腐蚀后光纤表面形貌,得到最佳腐蚀剂浓度为丙酮浓度80％.采用热定型法对腐蚀后的光纤进行宏弯曲处理,通过改变光纤芯径及弯曲半径优化传感器性能.利用655 nm红光激光器作为光源对其灵敏度进行测试,在1.30 ～1.45的较大折射率范围内,得到最佳灵敏度为618％/RIU(RIU为折射率单位).实验结果证明,通过宏弯曲处理可以使传感器灵敏度得到提升,并且U形探头使测量更加方便,可以广泛应用于折射率传感领域.     

多模光纤斑纹场及其应用

本文研究了He-Ne 激光照明的单根多模阶跃折射率型光纤及多模光纤束产生的斑纹场的特性,讨论了不同芯径的光纤组成的多模光纤束产生的斑纹场之间的差别,并将它们与毛玻璃板斑纹场进行了比较.通过实验验证了所得结论的正确性,证明了多模光纤束辐射的斑纹场可以用于光学测量和信息处理.     

腔损耗对光纤F-P腔传感器腔定位的影响分析

讨论了引起光纤F-P腔干涉反射光损耗的因素．分析了光强损耗对腔定位参数的影响．实验表明．理论分析得到的腔定位参数值可以作为制作其它光纤F-P腔传感器时的参考值．这种光纤F-P腔传感器测量外界应变具有测量精度高、分辨率大、动态范围广、线性度好等优良特征．     

压力法测量保偏光纤拍长参数的系统分析

本文从实际工作出发，系统全面地分析总结了压力法测量保偏光纤拍长的原理和方法，给出了单模工作情况下侧向压力作用模式耦合的严格理论分析．从理论和实验两方面分析证实了出／入光线偏振角度与测量结果的关系，并进一步给出了多模工作情况下的理论分析和实验结果．     

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.     

激光表面粗糙度检测光纤传感特性研究

就表面粗糙度检测的光纤传感系统和光散射法测量表面粗糙度原理及光学设计中的某些关键技术进行了讨论，对激光光源的光强波动和背景杂散光干扰的抑制等实际问题进行了一些技术性探索     

光纤γ辐照感生损耗的研究

对几种国产光纤进行了γ辐照感生损耗谱的测量．发现光纤经辐照后，在０．６～０．７μｍ波段产生强烈吸收峰，在０．８～１．２μｍ区域感生损耗变化平缓，大于１．２μｍ有上升的趋势；同时给出了多模梯度光纤在０．８５μｍ波长下辐照感生损耗随辐照剂量变化的经验公式．γ辐照引起的顺磁缺陷中心导致光纤γ辐照感生损耗的产生．     

反射式光纤传感器接收光功率理论分析

反射式强度型光纤传感器可以有各种不同的结构,而利用被测物做反射面是其中最简单、容易实现的一种。文章从多模光纤组合光场的强度分布着手,推导出了光纤传感器接受光功率与测量距离之间的关系,而测量距离是由反射镜到接收光纤端面之间的长度决定的,其目的是为制作光纤传感器提供理论依据。     

光照度对光纤环绕制图像清晰度影响分析

在视觉测量技术中光照度是照明系统中的一个重要参数,选取合适的光强对视觉测量系统至关重要。为了进一步确定光纤检测系统的最佳光强,将针对不同光强对图像质量及系统的检测精度产生影响展开研究。首先通过调制光源电源模块产生十种不同的光照度,然后利用五种清晰度函数分别评价各个光强下采集光纤环图像的清晰程度,并计算每幅图像中对应点的光纤直径测量误差以确定检测精度。实验结果显示:当光通量为200 lm时,图像的清晰度最佳,系统的检测精度最高。研究通过优化光照度有效地提高了系统的精度,同时为搭建视觉测量系统时选择合适的光照度提供了一定的参考价值。     

光学法诊断发动机燃烧过程的实验研究

研制了一个用于发动机燃烧过程监测和分析的光电测量系统，包括一个以镀膜蓝宝石棒为传感头的光纤燃烧传感器，一套以光电倍增管ＰＭＴ为光探测器的检测电路和一套数据采集分析系统．应用这个系统在一台汽油机上进行了实际测量．实验表明，光学法可以准确地测出发动机燃烧过程的时间参数，从光强变化曲线可以得到混合气均匀性和燃烧循环波动之间的关系     

多模光纤位移传感器

介绍了强度调制光纤传感器的结构和工作原理 ,即利用暗背景下的微小弯曲检测出微小位移。复杂实验表明 ,多模光纤不仅能够检测出小于 0 .1 nm的位移 ,而且具有较宽的动态范围和良好的线性度。     

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。     

光纤传感器对煤岩体声发射的检测

为实时掌握煤岩体安全状况,将光纤Sagnac传感器应用于煤岩体的声发射检测。当煤岩体因外力或内部缺陷产生的声发射信号被光纤传感器检测到,光纤传感器输出端的输出光强便发生变化;通过对输出光强进行监测,并经傅立叶变换后得到声发射信号的频率特征。对整个系统进行计算机仿真,结果表明,该系统适用于煤岩体声发射信号的特征识别。     

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．     

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.     

混凝土结构内部应变光纤检测试验研究

简要介绍了一种基于光纤白光Michelson干涉仪原理的光纤应变传感器和测量混凝土内部应变的原理,并采用Michelson光纤白光应变测量干涉系统,利用新型光纤传感探头,对混凝土内部的一维应变状态进行了测量,给出了混凝土试件单轴力学实验结果并与Instron8506液压伺服材料实验机得到的结果进行了比较和分析.试验显示当荷载在极限荷载的80%以前为线性阶段,线性范围内光纤传感器与Instron8506测量结果大体符合,说明线性区间应力应变内部状态与外部是一致的.试验结果表明,这种新型光纤传感器显示了良好的传感性能,能够监测混凝土内部应变状态,发挥出成活率高、绝对值测量和寿命长等优势.     

多模光纤自聚焦光场环直径的精确确定

本文导出一个计算多模光纤自聚焦光场环直径的精确公式。由该公式预言的结果和实验值符合得极好。     

基于OTDR的光纤液体泄漏检测的研究

通过应用光时域反射仪（OTDR)测量多模光纤（MMF）反射光强变化,提出一种检测液体泄漏的光纤传感器,并对其进行理论仿真和实验研究。众所周知,OTDR具有小巧、精密、智能化、便于移动的特点,能有效避免常规光纤传感器设备复杂笨重不可以移动的问题。使用一定溶度的氢氟酸（HF）溶液腐蚀多模光纤作为传感部件,易于设计和制作。当多模光纤的纤芯直径减小到一定程度时,将其暴露在空气或待测液体中。裸露的芯层周围介质折射率的变化,将会影响传感区域内光的模场分布,改变透射光的强度,故该结构可以有效检测环境中液体的泄漏。本文设计制作了两个远距离的光纤传感器。第一个传感器仅带有一个光纤传感结构。连接带有传感结构的长光纤和OTDR。设置OTDR的扫描脉宽30ns、扫描时间3min,光源的脉冲信号强度约为15dB、扫描距离5km。以水为检测对象。首先,将传感结构暴露在空气中,OTDR的反射曲线在检测处的损耗为2.893dB。当检测到水时,OTDR的反射曲线的损耗为0.631dB。因此,检测到水时,光损耗减小,反射光强变大。实验结果和仿真结果一致。第二个传感器是有两个传感结构的分布式复用传感器,将其检测两处的环境情况。两个传感结构都能很灵敏的检测出是否存在水,证明了传感器的复用特性。因此,该液体泄漏检测光纤传感器能够广泛应用于工程实践中。     

电机光纤温度检测系统硬件电路设计

利用半导体吸收光谱随温度变化的特性,通过对透射光强信号的检测,提出了一种用于电机保护装置的光电温度检测法,通过光纤的信号传输作用实现了测量现场和二次仪表的隔离;并重点设计了用半导体吸收式光纤传感器检测电机轴承热点温度的硬件电路,阐述和分析了检测系统的原理、组成及性能。理论和实验表明,该系统精度高、抗干扰能力强、测量范围宽,精确度和稳定性均可满足实际要求。该系统稍加改进对其他强电磁干扰以及易燃易爆场合、狭小空间等特殊工况下的温度检测也有一定的实用性。