横向压力作用下光子晶体光纤的偏振特性的研究

从理论上分析了横向压力作用在光子晶体光纤(PCF)上对偏振膜色散(PMD)和差分群时延(DGD)的影响,对不同横向压力作用下PMD与DGD分别进行数值模拟.模拟结果表明横向压力变化时DGD与PMD的数值均发生较大的变化.分别对光子晶体光纤的偏振膜色散与差分群时延随着压力变化的特性进行实验验证.实验证明,随着压力的增大,光子晶体光纤的DGD整体趋势增大:光子晶体光纤的偏振膜色散的数值随着压力的增大而成上升趋势,其变化规律符合理论分析结果.     

微结构光纤SPR传感器进展

光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)传感器是未来SPR传感技术发展和系统微型化的自然延伸,但光纤型SPR传感器无法有效解决灵敏度低以及实现多通道测量困难两大瓶颈问题.近年来,该课题组借鉴微结构光纤构建微缩集成SPR传感器的思路,对微结构光纤SPR传感器技术进行了初步探索,其目的是既提高SPR传感器探测灵敏度,同时又解决生物化学传感的多通道测量这两个关键问题.利用微结构光纤实现SPR传感器,可极大地缩小SPR系统的体积,更易于光学器件在光纤中的集成,因而具有广阔的应用前景.     

光纤传感中的受激布里渊散射效应

受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)作为光纤中重要的非线性效应,对光纤传感系统有重要影响.在远程干涉型传感系统中,SBS增加系统相位噪声,导致传感系统探测灵敏度降低,因此研究其抑制技术十分必要.此外,SBS也是一种重要的传感手段,可用来实现分布式温度或应变测量,因而基于SBS的分布式传感技术受到广泛关注.因为基于SBS的超窄线宽激光器具有独特的性能,所以在相干传感系统中的应用前景较好.该文阐述了SBS对干涉型传感系统的影响,分析对比几种SBS抑制技术,介绍了布里渊光时域分析计的主要指标及几种提高系统性能的技术,最后介绍了超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器的研究现状.     

线性啁啾光纤光栅受轴向应力对偏振相关损耗特性的影响

深入研究了线性啁啾光纤光栅受到轴向应力时的偏振相关损耗(PDL)特性,并对不同轴向应力下的偏振相关损耗特性进行了大量实验研究,实验表明偏振相关损耗特性对轴向应力的响应非常敏感,压力变化使峰的移动比较明显,从而可以利用PDL的特性对外场信息进行灵敏的检测.     

基于光频域反射和互相关算法的分布式振动传感系统

基于光纤中瑞利散射的特性，在光频域反射（optical frequency domain reflectometry，OFDR）系统中通过对信号进行互相关分析可以实现振动信号的分布式测量.在基于互相关算法的OFDR分布式光纤振动传感系统中，采用了重叠的移动窗对信号进行分段，并通过实验对比选取了合适的广义互相关算法的加权函数.实验表明，所提方法提高了系统的定位精度，降低了虚警率.系统的定位精度可达0.247 m，可测振动频率范围为5～50 kHz.     

Tb~(3+),Eu~(3+)共掺NaGd(MoO_4)_2荧光粉的温度传感性质

利用水热法制备了NaGd(MoO4)2:5%Tb~(3+),0. 3%Eu~(3+)荧光粉,通过XRD和电镜图像表征了样品的结构和形貌.为了探究其温度传感性质,测量了样品室温下的激发光谱和发射光谱,以及样品的变温发射光谱,并发现Eu~(3+)(5D0-7F2)与Tb~(3+)(5D4-7F5)的发光强度比(FIR)随温度变化有明显变化,可以用来表征温度.通过FIR计算了样品的温度传感灵敏度,并且发现温度传感灵敏度会随着温度的升高而升高,在503 K时有最大值为0. 077 K-1.此外,利用发射光谱计算了样品的CIE色坐标,通过观察样品的色坐标,发现发光颜色随温度的升高从绿色到红色发生连续的变化,可以直观的表征温度.     

倾斜光纤光栅传感器

倾斜光纤光栅是一种光栅条纹与光纤法线存在一定角度的特殊光纤光栅.由于光栅倾角的引入,前向传导的入射光被有效激发至后向传导的包层模,并保留满足布拉格条件的后向传导纤芯模.经过各种新颖的结构设计、物理组合及生物化学材料修饰,倾斜光纤光栅可实现多种物理、机械、电磁、生物、医学、化学传感量的高精度检测,成为"光纤上的实验室"(lab-on-fiber)的重要组成和关键器件.该文系统介绍了倾斜光纤光栅的制作方法、模式耦合理论、传感机理与特性(特别是表面等离子共振技术)及近年发展起来的各种传感应用实例,包括机械类传感如弯曲、振动、位移等;电磁类传感如电场、磁场等;生物类传感如细胞、蛋白、血糖;化学类传感如气体、电活性微生物等.随着各种新功能材料和纳米加工技术的快速发展,基于倾斜光纤光栅的交叉学科研究快速发展,为进一步提高光纤传感器测量精度、拓展测量对象提供了重要支撑和广阔的发展空间.     

ZnO表面光伏行为的Kelvin探针表征

利用Kelvin探针通过测量电子功函数来表征半导体表面光伏行为及其能级结构特性.首先由Kelvin探针测量原理建立了表征表面光伏行为的理论方法,然后用CVD法在Pt基底上制备了ZnO半导体薄膜,再利用紫外光作为激发光源实现光伏效应,最后应用Kelvin探针表征其光伏行为的演化过程.     

糖尿病患者C-肽、空腹血糖、糖化血清蛋白和糖化血红蛋白的相关性分析

分析糖尿病患者中C-肽、空腹血糖(FBG)、糖化血清蛋白(GSP)及糖化血红蛋白(HbA1c)水平的相关性.收集糖尿病患者及查体健康人群的血,用化学发光分析法检测C-肽和胰岛素水平,用高效液相层析法检测HbA1c,用生化仪检测FBG和GSP.结果显示糖尿病患者血中C-肽值和胰岛素水平分别为(320.6±103.6)pmol/L、(5.18±1.39)mU/L,分别明显低于健康人群(P0.05);但血中FBG、GSP、HbA1c水平分别为(9.69±2.14)mmol/L、(8.27±1.53)%、(3.75±0.64)mmol/L,分别明显高于健康人群(P0.05).C-肽与FBG呈负相关(r=-0.565,P0.01);HbA1c与GSP呈正相关(r=0.523,P0.01).结果提示联合检测C-肽、FBG、HbA1c及GSP,能更准确反映患者血糖的控制水平,提高糖尿病的诊疗水平.     

应用光纤光栅传感器监测弹性材料内部应变

通过添加调试剂,使光纤光栅与弹性材料牢固地接触,利用此种方法将两个连接的光纤光栅传感器正交埋置在弹性材料模块中.对模块施加外力,引起光栅的布拉格反射光的波长发生变化.通过对波长漂移的观测,实现该材料内部应变的检测,并测量出材料的泊松比.实验结果与理论预期基本一致,表明此埋置方法可实现FBG传感器对弹性材料的内应变进行有效地监测.     

基于LabVIEW的声速测量系统的开发

根据声速测量实验要求,介绍一种开发声速测量虚拟仪器仿真实验系统的方法．系统以图形化编程语言LabVIEW软件为平台,界面设计简洁,有良好的可视化实时交互,操作简便,能实现空气和水两种介质的声速测量,仿真效果与实际实验结果相符,具有良好的实验教学效果,有一定的实用价值．     

基于FLUENT的双蜗壳离心泵径向力数值分析

利用CFD软件Fluent对HD型石油化工流程泵的不同工况作流场计算.采用雷诺时均方程和标准κ-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对双蜗壳离心泵内部流场进行模拟,分析了双蜗壳泵静压力和速度场的分布规律,并对径向力进行了计算分析.通过模拟计算发现,数值模拟计算外特性曲线与试验曲线趋势一致,两者相对误差小于10%,说明应用数值计算结果建立的离心泵径向力计算模型具有一定的准确性.利用离心泵径向力的数学计算模型,得出各个工况下叶轮所受的径向力的大小和方向.结果表明,双蜗壳结构泵能有效地减小径向力,在设计点运行时径向力最小且不为0,偏离设计工况下径向力逐渐增大,但不同工况下径向力的变化不大,验证了双蜗壳能有效地平衡径向力.     

锥阀稳态液动力及阀芯表面压力分布数值模拟

基于Fluent流场仿真软件,对锥阀外流和内流情况下阀芯所受稳态液动力及阀芯表面压力分布进行了数值模拟和分析。结果表明,稳态液动力随着阀口压差的增大而增加;当阀口压差大于2.5MPa时,阀芯表面出现负压,阀口处发生气蚀;当阀口开度为1mm时,稳态液动力最大;在其他条件相同的情况下,锥阀内流时的液动力小于锥阀外流时的液动力。     

介质流向对截止阀流场和流阻特性的影响

为探索介质流向对截止阀内部流场和流阻特性的影响,应用SOLIDWORKS软件建立截止阀的三维模型。使用Fluent软件中的有限元法和标准k-ε湍流模型,在不同开度的情况下,采用数值模拟分析的方法,研究不同介质流向下截止阀的流场和流阻特性,分析阀体内部的速度和压力分布规律。结果表明:在两种不同的流向下,阀门的流通能力相差较小;在小开度时,介质高进低出时能够减小阀门的压力损失,在流通高压介质的情况下,高进低出的流向能够极大的减小阀门的关闭力。流场的分析为截止阀的结构设计和优化提供参考。     

用板式电势差计测量电池电动势及内阻实验的新方法

增大板式电势差计电阻丝的有效长度,可以直接测量电池的电动势,再根据全电路欧姆定律求得内阻.这种用板式电势差计测量电池电动势及内阻实验的方法,可以简化实验步骤,提高实验精确度.     

模拟静电场虚拟实验的设计开发

传统的模拟静电场实验能将抽象的"力线"思想形象、直观地展现给学生.但受仪器的使用寿命、学生人数以及场地等因素的限制,局限性很强.而实体实验数字化是对传统实验教学的有力拓展.因此,结合具体模拟静电场虚拟实验进行设计开发.鼓励学生参与设计和开发过程,既深化了定理、定律的理解,又拓宽了知识面.     

模拟给定压强边界流动的HSMAC方法

采用HSMAC(Highly Simplified Marker And Cell,HSMAC)数值模拟方法对物理模型给定进出口压力边界的流体问题进行数值模拟研究.对压力边界的处理有两种方法.第一种方法是采用线性外推来联系物理模型内部区域与边界压力关系的.第二种方法是通过给定边界压力解关于边界速度的动量方程、质量守恒方程来求出边界速度从而进行计算.通过两种不同的方法解得的结果不同.第一种方法得到一个流体从非充分发展到充分发展的流场,但第二种方法流体是完全充分发展的流场.进一步分析表明,第一种方法适合于发展段流动的计算,第二种方法适合于充分发展段流动的计算.     

数值模拟方法在TC1钛合金整流内罩深拉热流变成形质量控制中的初步应用

对TC1钛合金整流内罩在深拉热流变成形生产过程中出现的质量问题，如拉裂、起皱等失效现象，采用数值模拟方法加以质量控制研究．通过计算机数值模拟“实验”，优化成形工艺参数和模具几何参数，不仅节省了大量的实验经费和时间，产晶合格率也从原来的20％左右提高到了80％以上。     

含滞回环节机电控制系统的数值仿真

在机电控制系统中引入基于Preisach模型的滞回环节数值仿真方法,采用一维存储和非均匀网格剖分提高数值求解的效率,采用模型离散化解决非线性造成的收敛速度慢的问题.根据提出的数值仿真方法,对电磁悬浮刚性转盘的起浮和振动控制进行仿真.仿真结果表明,在考虑磁滞影响后,仿真仍能够成功进行,为更有效地设计转子磁悬浮系统提供了新的途径.     

燃料计量系统PWM突变故障仿真分析与实验

在流量连续性和力平衡原理的基础上,借助Matlab软件,通过故障试验数据的数值分析,建立了燃料计量系统数学拟合模型,代替了求解非线性动态滑阀压力场复杂偏微分方程,得到了压力分布随滑阀移动的非线性压力系数变化规律,并通过仿真模型对重要参数进行了优化设计,有效地增强了占空比信号随发动机燃烧室背压变化的抗干扰能力,仿真模型可以作为燃料计量系统滑阀压力场分布规律及系统研究的工程研究方案,优化设计后的产品通过了试验考核.