基于光纤Fabry-Perot的电流传感器

利用光纤抗电磁干扰、绝缘性好, 体积小等特性,提出一种新型的光纤电流传感器. 该传感器将悬臂梁结构和光纤Fabry-Perot相结合,基于材料力学理论和电磁感应原理,利用Fabry-Perot干涉仪原理来实现对电流的测量. 在解调方式上采用了相位解调法,分析了该传感器的工作原理及光纤F-P的测量原理,建立了光纤F-P腔的数学模型,推导出电流检测理论公式,并进行了相关实验,证明该电流传感器具有绝缘性好、结构简单、灵敏度高等优点.     

激光超声检测共焦球面法布里-珀罗干涉仪

从理论上对共焦球面法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围、透射谱线半宽度、精细度、光谱分辨率等光学参数进行了分析,并根据激光超声检测的特点和要求,设计制作了一台实验室用的共焦球面法布里-珀罗干涉仪.利用单片机对该干涉仪的腔长和工作点进行控制,成功实现了激光超声的非接触测量.     

共焦法布里珀罗干涉仪灵敏度和稳定性研究

共焦法布里－珀罗干涉仪（Confocal Fabry-Perot Interferometer,CFPI）是用光学方法探测固体表面超声振动的解调器件,它的灵敏度和稳定性决定了整个系统的灵敏度和稳定性。通过使用干涉仪的共轭输入光,使系统探测超声振动的灵敏度可提高至少2倍;同时详细给出通过干涉环来粗调干涉仪的共焦点,并提出使用单片机（MCS－51）反馈控制系统来稳定最佳工作点的方法。利用该系统实现了对铝样品表面压电超声振动的检测,得到了较好的实验结果。     

油田井管视频测量系统的设计

基于数字图像处理技术,构建了油田井管视频测量系统。系统采用光学摄像机采集下井管图像,应用图像增强、边缘检测、图像识别等数字图像处理技术,采用中值滤波法进行图像增强,改进的边缘算子检测法实现井管边缘识别,针对具体测量对象及条件设计了测长算法,实现了以非接触方式对油田下井管的实时长度测量,及测量结果的显示和传送。该系统测量准确性高,实时性好,是在线图像检测技术应用于工业生产现场的一个典型实例。     

中频差Zeeman双折射双频激光干涉系统的实验研究

Zeeman双折射双频激光器能够输出3~40 MHz频差的双频激光,可用作高测速双频激光干涉仪的光源。针对这种激光器的特点,以频差约7 MHz的Zeeman双折射双频激光器为干涉仪的光源,建立了中频差双频激光干涉仪测量系统。经过与商用HP5528A双频激光干涉仪的比对测量实验得出,中频差双频激光干涉仪实验测量系统测量线性度小于0.002%,测量的标准不确定度小于0.1μm,证明了中频差双频激光干涉系统的可行性和针对这种光源采用的设计方案的正确性。     

用于微振动测量的微型迈克尔逊干涉仪的构建

该文介绍了一种用半导体激光器构建微型迈克尔逊干涉仪的方法。这种方法能应用于微振动的精确测量。实验证明，用这种方法构建的微振动传感器体积小、质量轻、价格便宜，并且具有很高的灵敏度和准确度。     

迈克尔逊干涉微小尺度测量系统的研究

设计了一款能够进行微小尺度测量的系统。该系统是在迈克尔逊干涉仪的基础上,对其加以改装,使其能够将待测物的微小尺度转化为可移动全反镜的改变量。利用光电池将光信号转化为电信号,并通过信号采集,由单片机进行数据处理并将测量结果用液晶显示。对标准塞尺的测量结果显示,该系统具有精确度高、操作简便、测量迅速等优点。     

平流层飞艇机载风速测量方法

 风场数据是平流层飞艇实现长时驻空和飞行控制的重要参数。针对平流层空气稀薄、传统机载压力式测风速方法测量精度低等问题,提出一种利用激光雷达直接探测技术的平流层飞艇机载风速测量方法。设计了基于直接探测原理的多普勒激光雷达测风速系统,构建了分别以FPI（Fabry-Perot干涉仪）和MZI（Mach-Zehnder干涉仪）为鉴频器的条纹成像技术的风速反演数学模型,并进行了数值仿真分析。结果显示,在355 nm波长出射激光和20 m/s径向风速条件下,FPI-条纹成像技术与MZI-条纹成像技术的径向风速测量误差分别为11.0%和6.5%,测量分辨率分别为1.90 m/s和1.62 m/s,表明该方法能够满足平流层飞艇机载风速测量要求。     

用于大尺寸测量的无长导轨激光光纤干涉仪

介绍了一种用于大尺寸，无长导轨干涉测量系统．该系统由两种干涉仪构成．半导体激光光纤干涉仪用于定位，Ｈｅ－Ｎｅ激光干涉仪用于测量光程差．文中还就提高定位精度，采用脉冲电流调制方法调制半导激光器作了介绍．实验中，采用１００ｍｍ导轨，测量距离为８００ｍｍ，测量误差为±２μｍ．     

显微剪切干涉表面粗糙度轮廓测量

结合剪切干涉技术与显微干涉技术，提出了显微剪切干涉非接触表面粗糙度轮廓测量方法．由于自参考干涉和共路偏振相移干涉特点，建议的干涉仪具有极好的抗环境干扰和振动的能力，同时能取得一般显微干涉仪的表面粗糙度测量精度，适合制造环境下表面粗糙度精密测量．介绍了发展的显微剪切干涉仪的原理，以及相应于粗糙度轮廓的波前重建算法．实验结果证明了该方法的可行性．     

矿井下分布式光纤定位精度及感测距离研究

煤矿井下分布式光纤定位系统通常采用双Mach-Zehnder 干涉仪分布式光纤振动传感技术,针对该技术存在感测距离短、系统空间分辨率低等问题,采用两个分布反馈( DFB: Distributed Feedback) 激光束和密集波分复用( DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing) 的非对称双Mach-Zehnder 干涉仪的分布式光纤振动传感技术,通过奇异值分解( SVD: Singular Value Decomposition) 算法进行降噪处理,并提出基于SVD 的互相关时延算法。实验证明,该算法能有效提高定位精度和感测距离,当感测距离为61 km 时,定位误差为51． 2 m。当矿井灾难发生时,能对被困人员精准定位,保障了有效救援时间。     

迈克尔逊干涉仪的摆臂扫描控制

摆臂式迈克尔逊干涉仪可在相对较小空间内实现长光程差扫描,并具有对振动影响灵敏度低等优点,适用于完成空间光谱探测。为实现高信噪比、高光谱分辨率的光谱探测性能,干涉仪需对干涉光程完成精密等速扫描,并要求对扫描轴系上的力学扰动具有良好的鲁棒性能。首先描述了星载摆臂式迈克尔逊干涉仪的数学模型。在此基础上,针对挠性轴系存在的固有谐振频率,研究通过微分反馈有效调整被控对象的谐振特性。确定了系统阻尼比与反馈环节参数的关系,并提出了基于ISE的控制器参数优化方法。仿真试验表明,所提出的控制方法可实现高精度的干涉光程扫描,并对空间振动具有较好的抑制能力,可有效应用于空间迈克尔逊干涉仪控制中。     

基于光纤干涉原理的转机监测振动传感器设计

为解决风机、 电力系统等大型转机设备非正常运行导致危害等问题, 设计基于Mach-Zehnder干涉仪组成的光纤振动实时监测系统. 首先, 由两个3 dB耦合器构成干涉仪, 以增加传感器的灵敏度和稳定性; 其次, 利用由Mach-Zehnder干涉仪组成的光纤振动传感器对转机实时振动数据进行采集, 并由信号处理单元分析采集到的振动信息; 最后, 用额定转速为2 680 r/min、 额定功率为2.8 kW的小型转机进行实验, 分别对比转机在正常和故障情况下的振动信息. 结果表明, 该系统对转机的运行状态监测效果较好.     

一种新的自适应移相干涉技术

研究对空气扰动及环境振动所造成的常数项光程变化不敏感的自适应干涉系统。采用高频振幅调制与锁相技术相结合的方法,对环境振动引起的干涉条纹的抖动进行实时探测和光程补偿,可将干涉条件纹依次锁定在与任意位相差相对应的位置,从而建立一个自适应移相干涉系统。这种方法不受两相干光束间光程差的限制且有高的信噪比,简述该方法的原理,对所建立的系统进行描述并给出实验结果。     

基于生产者-消费者程序结构的振动传感系统

低频振动常伴随自然灾害的发生,低频振动信号的实时准确检测对海底地震监测及海啸预警等领域的灾害探测具有重大意义,光纤振动传感器是实现低频信号检测的有效方式.设计了一类光纤振动信号传感系统的传感光路及相位解调单元,采用基于迈克尔逊干涉仪结构的顺变柱体传感检波器实现对传感系统中振动信号的转换和探测.针对光纤式低频振动信号传感...     

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。     

子环分布式光纤定位矿井救援系统设计

为解决矿难发生时井下人员的定位问题, 提出子环分布式光纤定位系统。该系统利用光纤环干涉原理, 将一子环通过3 dB的耦合器耦合到主环上, 光束分别传输过子环n次, 产生不同的输出干涉光束。通过干涉光和振动信号特征之间的关系获得振动位置。计算与仿真比较的结果表明, 该系统可较精准地检测到主环内的震动位置, 误差相对较小。在矿难发生时, 该系统通过矿工敲动地面或巷道壁得到震动信号, 可以较精准地检测到矿工的具体位置, 为矿难援救提供了科学依据。     

Experimental Set-up of Laser Ultrasonic Techniques and Applications

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｅｔ┐ｕｐｏｆＬａｓｅｒＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ＊ＺｈｏｕＸｉｎｇｅｎｇ（周辛庚），ＨｅＣｕｎｆｕ（何存富）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｔｓ...     

正弦相位调制型光纤传感器的一种解调方案

正弦相位调制型光纤传感器以正弦相位调制的全光纤光路,采用电子电路解调方案实现了实时相位解调,该光纤传感器测量微小位移分辨率达nm量级,工作频率范围为0.1～300Hz,不但可测微小位移及振动,也具有对瞬态位移进行检测的独特性能.文中阐述了此光纤传感器的工作原理及实验结果。