高灵敏度光纤MZI折射率传感器

首次在实芯光子晶体光纤中制备了横向大偏置结构光纤马赫-曾德尔干涉仪折射率传感器,并理论分析了此种干涉仪的干涉机制和折射率传感特性,以及影响折射率传感特性的各种因素;搭建实验系统,测试了折射率传感特性。结果表明,腔长330 μm传感器的干涉谱对外部环境折射率变化的响应成线性,透射谱随环境介质折射率增大而向短波方向移动,灵敏度超过-15 100 nm/RIU,灵敏度与腔长长度无关,光子晶体光纤的气孔对折射率传感特性影响很小。此种高灵敏度的光纤微腔折射率传感器适用于液体或气体的快速检测领域。     

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．     

基于实芯光子晶体光纤的本征型法布里-珀罗温度传感器

本文提出一种基于实芯光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)的本征型法布里-珀罗干涉(Intrinsic Fabry-Perot Interferometer,IFPI)温度传感器。该传感器仅需两次电弧熔接即可制备而成。对不同腔长的传感器进行了温度传感实验,实验结果表明,在20~90℃的温度变化范围内,传感器具有较好的温度灵敏度,且在一定长度范围内,F-P腔长越长,灵敏度越高,最高可达16.34 pm/℃。因此,该传感器具有制作简单、结构稳定、灵敏度高等优点,可用于不同场合的温度传感领域。     

基于光纤Fabry-Perot传感器的静冰压力检测方法

针对静冰压力检测需求,提出了一种基于光纤Fabry-Perot传感原理的静冰压力检测方法。其特点是结合精密切割方法,制备了一种单模光纤-毛细玻璃管-单模光纤结构的Fabry-Perot(F-P)传感器,并采用金属管/PDMS(聚二甲基硅氧烷)填充方法对传感器进行了封装。为了提升传感器的抗温度干扰能力,采用了双传感器检测方法。在此基础上,进行了基于光纤F-P传感器的静冰内部应力检测实验,研究了传感器受到冰温压力时的干涉谱峰偏移情况。实验结果表明:在静冰冷冻与融化过程中,传感器干涉光谱的谱峰移动达14 nm。同时双传感器检测方法明显提升了温度抗干扰能力。     

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．     

倏逝波在锥形光纤折射率计中的传感作用

对锥形光纤模间干涉结构产生的倏逝波与模式有效折射率间的关系进行了理论计算与研究,并仿真得出随着外界折射率变化而移动的干涉光谱,以此在理论方面证明倏逝波的产生对提高波长解调型的锥形模间干涉折射率传感器的灵敏度起着至关重要的作用.基于倏逝波的吸收光谱法计算了锥形区域在不同轮廓线、不同锥区长度以及不同锥径时的倏逝波强度,对优化锥区形状提高折射率测量的灵敏度有所帮助.最后以拉锥的模间干涉光纤传感结构测量折射率的实验验证了理论计算的正确性.     

新型光纤高温高压传感器的研究

针对油井下温度、压力测试要求,研究了一种新型的光纤式温度压力传感器。传感器基于光纤Bragg光栅（FBG）和Fabry-Perot（F-P）腔传感原理,能同时检测压力和温度。F-P腔的压力系数远大于温度系数,并通过温度补偿保证传感器的测试精度。经实验室标定和测试,传感器压力检测的精度达到±0．5％F．S．,温度检测精度达到±0．5℃。对油井下的温度压力测试有重要意义。     

油井下用光纤温度压力传感器

研制了一种基于光纤F-P腔与光纤Bragg光栅的温度压力传感器,用于监测油井下的压力和温度。该传感器通过F-P腔腔长的变化监测油井下压力,通过光纤Bragg光栅反射波长的变化监测油井下温度。传感器测压范围0~69 MPa,实验测试和标定结果表明,传感器的压力响应与F-P腔腔长呈良好线性关系,线性拟合度为0.999 999;传感器测温范围5~175℃,温度精度±1℃。实际应用证明,该传感器可实时在线监测井下压力和温度状况,运行正常。     

用光纤连接的双F-P干涉仪传感系统

研制了一个由双F-P腔及有关电子系统组成的远距离传感系统,系统中多模光纤将白光传送至远处的传感双F-P腔,并将传感F-P腔的透射光送回至参考F-P腔,该透射光由一可调参考F-P腔进行分析以确定两腔间距是否相等,一个相对简单的闭环控制电子系统用来使参考腔间距跟踪传感腔间距变化,因此,传感腔间距的测量能通过测量参考腔间距得到,而参考腔间距则通过测量高压放大器输出电压而获得.     

基于单模光纤偏芯结构的光纤干涉型高温传感器

利用单模光纤的偏芯结构,提出了一种光纤干涉型高温传感器.光在通过传感区域时存在纤芯模与包层模的干涉.当温度变化时,根据干涉谷对温度的敏感性,即可实现温度测量.此传感器可用于高温测量,当温度从400℃上升到750℃时,干涉谷波长变化了32.2 nm,温度灵敏度为0.092 nm/℃.     

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。     

质子交换膜燃料电池堆内温湿度测量方法进展

分析了燃料电池堆内温度及湿度测量的要求和难点,总结目前燃料电池堆内温度和湿度的实验测试手段和方法,其中温度(场)的测量方法包括微型热电偶(阵列)、热电阻(阵列)、红外热成像、光纤布拉格光栅及荧光测温法;湿度(场)的测量方法有气相色谱法、激光吸收光谱法、小微电子式湿度传感器及光纤布拉格光栅法.通过比较各类测量方法的特点,认为微型电子式传感器及其组合测量具有较好的推广前景,光纤布拉格光栅由于具有信号多路复用、抗电磁/化学干扰等特点,在未来会有较好的发展.     

共焦球面F-P干涉仪测量液体折射率和浓度的实验研究

以单模石英光纤为传光介质,共焦球面F-P干涉仪为传感器件,面阵分体CCD摄像机为图像接收器件设计了一套液体折射率和浓度的测量系统,对不同浓度的酒精溶液进行了测量．实验结果表明,采用该系统可以探测到10-5量级的折射率变化量,和相应的溶液浓度变化精度也为1．0×10-5,相对于传统的折射率测量方法,这种测量系统调整方便,操作简单,能够用于液体折射率和浓度变化过程的在线测量．     

基于单模光纤偏芯结构的光纤折射率传感器研究

基于迈克尔逊(Michelson)干涉仪(MI)原理,结合光纤传感器的特性,设计和实现了一种单模光纤(SMF)偏芯干涉仪结构光纤折射率传感器,并针对蔗糖溶液进行了折射率的测量。实验结果表明:这种传感器的传感范围在1.33～1.39时,特征波长与外界折射率有单调的递减变化关系,蔗糖折射率每变化0.01时,特征波长平均变化约为0.12nm。这种传感器结构简单,灵敏度较高,能够实现液体折射率与浓度变化的在线检测。     

光纤传感器监测复合材料固化成型过程

光纤是一种重要的新型的信息传感材料 ,用预埋光纤的方法监测高分子基复合材料的固化过程是把智能材料与结构引入传统材料生产过程的尝试 ,将有利于传统材料的发展。该文阐述了光纤监测复合材料成型过程的原理和可行性 ,研制了两种分别依据相位调制和强度调制的光纤传感器 ,监测复合材料固化过程中的内部变化历程 ,监测结果比较灵敏、精确 ,为光纤智能技术的发展开辟了新的方向     

非本征光纤F—P传感器制作工艺

分析非本征光纤F-P传感器制作工艺上存在的问题,对传感器工艺制作进行了研究,设计了半自动光纤F-P腔调节工作台,利用光纤五维调节架对光纤进行插入和对准,提高了光纤F-P传感器制作的速度和质量。