基于均匀光纤光栅F-P腔温度传感器的设计

论述了均匀长周期光纤光栅和布拉格光纤光栅的反射特性,提出用均匀长周期和布拉格光纤光栅形成F-P腔,给出了F-P腔的反射率公式,用Matable计算了F-P腔中心反射波长随温度的变化,并用实验进行了测量．设计出用均匀光纤光栅F-P腔作为传感元件的温度传感器系统,并对温度变化进行了测量．结果表明,均匀光纤光栅F-P腔的中心反射波长与温度具有良好的线性关系,传感器系统的温度测量误差在±0．4℃以内．     

光纤表面薄膜厚度的测量

表面镀膜的长周期光纤光栅传感器的灵敏度与膜层厚度有很大关系,膜层厚度的控制与测量成为制作高灵敏度镀膜长周期光纤光栅传感器的关键一环,本文讨论了几种镀膜方式及相应的薄膜厚度测量方法。     

基于旋转折变型长周期光纤光栅的压力传感器

利用CO2激光脉冲以单侧入射方式在普通单模光纤上写出了一种折射率沿光栅轴向呈旋转分布的长周期光纤光栅．横向负载实验表明，对于折变旋转度为270°的旋转折变型长周期光纤光栅，谐振峰幅值的横向负载灵敏度为0．44dB／（g-mm^-1），是普通长周期光纤光栅的7倍；而且由于旋转变化的折射率结构降低了光栅的原始双折射，使得这种光栅在各圆周方向上谐振波长对横向负载都不敏感．利用这一特性可用于制作体积小、操作简单、成本低廉的高灵敏度光强型压力传感器．     

光纤光栅传感技术研究及应用

从光纤光栅的基本原理出发,综述了光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅在温度、应变等方面的关联特性及光纤光栅传感器的构造、主要特点、技术参数等,并介绍了常见的光纤光栅传感器在各个领域的具体应用.     

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．     

镀有敏感膜的长周期光纤光栅NO气体传感特性

为提高长周期光纤光栅(LPFG)化学传感器检测折射率小于1.4介质时的灵敏度,实现对一氧化氮(NO)气体的高灵敏度检测,采用在常规长周期光纤光栅包层外镀上折射率大于包层折射率的SiO2-WO3薄膜的方法,运用四层阶跃折射率耦合模理论,分析长周期光纤光栅谐振波长的光谱特性.当膜厚为最佳值时,谐振波长变化率最大,灵敏度最高.在室温下,用镀有不同膜厚的传感器检测体积分数为2%的NO气体.结果表明,只有镀3层膜的传感器谐振波长红移4.77 nm,灵敏度达3%,元件响应时间10 s,恢复时间20 s,其他膜厚的传感器谐振波长没有变化.     

基于薄壁应变筒的光纤布拉格光栅压力传感器

综述光纤布拉格光栅的传感机理，研制基于薄壁应变筒的光纤布拉格光栅压力传感器。该传感器力灵敏度高，同时又能实现温度补偿；其结构简单，易干工业化生产。对静态特性实验研究结果表明，该传感器系统具有比常规的压力传感器更优越的性能，     

长周期光纤光栅的耦合模理论

为了分析长周期光纤光栅的耦合机制和光栅特性，基于耦合模理论，对长周期光纤光栅中纤芯导模与包层模间的模式耦合进行了研究，推导出长周期光纤光栅的传输率、耦合系数等多个公式；基于Matlab软件编程，研究得到比较可行的长周期光纤光栅传输谱仿真模拟方法，模拟结果与实验观测相符。     

长周期光纤光栅耦合波长的计算方法

通过对长周期光纤光栅耦合模式理论的研究，提出了一种近似计算长周期光纤光栅耦合波长的方法．计算结果与相关文献的实验现象相符合，从而验证了该方法的正确性．     

轮辅式光纤光栅压力传感器的研制

本文报导了一种工程上可实际应用的新颖的光纤光栅压力传感器．该传感器把轮辐式结构和光纤光栅相结合，将光纤光栅粘贴于其中一片轮辐之上，室温下，在0～30kN的压力变化范围内，光纤光栅中心反射波长的变化与压力成良好的线性关系，线性度高达0．9998，灵敏度为0．02843nm／kN．研究结果表明，本传感系统具有结构简单、操作方便、精度高、滞后小、重复性好、结构高度小、重量轻等优点．     

光纤表面等离子体共振传感器Al膜氧化的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性。考查了敏感膜为Al膜及被氧化的Al膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Al膜的被氧化程度对反射光谱的影响较大,对光纤表面等离子体共振传感器的灵敏度影响也较大。     

光纤表面等离子体共振传感器敏感膜的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,分别考查敏感膜为Au膜、Ag膜、Al膜和Cu膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Au膜和Ag膜有较高的灵敏度,Al膜和Cu膜厚度分别在10 nm和30 nm有较明显的共振现象。     

基于光纤光栅的振动参数监测及信号处理系统

针对光纤光栅传感与其他传感技术相比,有其独特的优点,对光纤光栅传感器进行了理论分析,建立了通过测量光纤光栅传感元件的波长而得到振动参数的理论模型,介绍了测量信号处理系统的结构,作了光纤光栅传感器与加速度传感器的振动参数监测实验,并对实验结果进行了比较。结果表明,光纤光栅传感器的性能很好,可以用于低频振动结构的动态实时监测。     

光纤光栅传感技术应用研究及其进展

光纤光栅传感器具备普通光纤传感器所不具有的不受光强波动影响、自参考的绝对测量、便于单光源波分复用和光集成四大优点,因此成为当前国内外的一个研究热点．目前光纤光栅传感器在航空航天领域和民用工程领域已得到了较为广泛的应用,而且各种新的解调方案不断被提出,然而被测参量之间的交叉敏感和解调技术等因素影响了光纤光栅传感器商品化的进程．当前的问题是探索性价比更适合于产业化的技术方案,使光纤光栅传感器能更广泛地为国防和国民经济建设服务．因此,对光纤光栅传感技术在国内外的应用研究进行了较为全面的综述,以使有关方面和同行对该研究领域投入更多的人力物力．     

光纤表面等离子体波传感器的理论研究

利用光纤表面等离子体共振(SPR)技术设计了光纤表面等离子体波传感器．该传感器与传统棱镜SPR传感器相比有很多优点．由于引入了光纤结构,SPR传感器的计算变得相当复杂．此前,由于不能准确计算,其设计主要依赖于经验,从而严重影响了所设计的传感器的性能．根据光纤SPR传感器的特点,在一定条件下把斜线作为子午线来处理,推导了光纤SPR传感器中总反射系数的计算公式,实现了对光纤SPR传感器的理论计算过程,同时与实验结果进行了对比,结果表明理论计算结果与实验相吻合,从而为系统地分析光纤SPR传感器的性能提供了一个有效的手段,并且为实际设计光纤SPR传感器提供了理论依据．     

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.      

镀金属四包层长周期光纤光栅特征方程的建立与求解

根据耦合模理论,建立了镀金属四包层长周期光纤光栅气体传感器的模型和特征方程,讨论了由于金属的复折射率虚部较大,引起特征方程中贝塞尔函数溢出的问题.提出了采用在贝塞尔函数源程序中乘上一个缩放因子解决溢出问题的方法,并给出了3种解决办法———积分法、幂级数法和渐进展开法.     

基于表面等离子体共振光纤持气率传感器探头敏感膜理论仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件,仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性。分别考查金膜和银膜的敏感膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,金膜有更高的灵敏度,银膜则有较高的信噪比和检测精度。     

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。