反射式强度调制型光纤传感器调制函数的研究

反射式强度调制型光纤传感器调制函数的研究吕海宝颜树华余志雄黄锐王跃科周卫红（国防科技大学机械电子工程与仪器系长沙４１００７３）反射式强度调制型传感器是光纤传感器中最基本、最成熟的一种，其结构简单，设计制造方便，性能稳定可靠，测量精度较高，具有较好的应...     

反射式光强调制型光纤位移传感器研究

本文针对反射式光强调制型光纤传感器一般实际应用,给出垂直入射,倾斜接收且接收光纤端面的光强非均匀分布时,接收光强与照射光强耦合效率的理论公式,并用计算机绘制了有关理论曲线,从而为设计这类光纤传感器提供了理论依据。     

偏振调制型光纤温度传感器光源的最佳选择

偏振调制型光纤温度传感器光源的最佳选择辛军冯其波林铁生（北方交通大学物理系北京１０００４４）王勇廖延彪（清华大学电子工程系北京１０００８４）利用石英晶体的双折射温度效应，设计了一种反射式光纤温度传感结构。在选定的工作波长（８５０ｎｍ，１３００ｎｍ）下...     

光源调制全光纤电流互感器的研究

介绍了全光纤电流互感器的结构,分析了系统输出信号的特点,指出工频干扰及线性双折射效应是影响系统稳定性的主要问题.提出并实现了基于光源调制的抑制工频干扰方法.该方法利用2000 Hz的方波光源作为互感器的光驱动,系统的输出信息由原来的一路变成了两路,通过两路信息的融合有效地抑制了电路工频干扰.理论分析及实验结果表明,在不增加系统复杂性和硬件投入的条件下,该方法不仅抑制了电路中的低频干扰,还有效地抑制了工频干扰,提高了系统的信噪比,为提高全光纤电流互感器系统的稳定性和可靠性提供了新的方法.     

反射式强度型光纤声音传感器的光强调制特性

在假设发送光纤出射端光强分布为高斯分布,以及平面镜成像原理和能量守恒的基础上,建立光纤声音传感器的光强调制函数,并对该函数进行仿真分析.光强调制特性的实验曲线与理论分析结果基本吻合,强度调制型光纤声音传感器中,薄膜的位移与声音的压力成正比.当薄膜和光纤端面距离在40~90μm的区间上,光强的变化与声压变化具有较好的线性关系,且线性度误差小,表明理论研究中对纤端光强分布的简化和基于平面镜成像的推导是合理的.     

干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术的研究

干涉型传感器的输出会出现偏振诱导信号衰落现象．根据偏振态可以为任意情况，对消偏振衰落技术进行了理论分析和仿真研究．得出了采用对n路检测信号进行平方取和的方法时，n≥3的情况下，输出最小值与最大值之比恒为1／3的结论，提出了在实际中选择n=3为合适取值。     

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.     

用于光纤传感器研究的相位调制信号发生器

针对干涉型光纤传感信号不易产生,不易定量控制的问题,给出了一种基于单片机技术和类似于DMA技术的低成本相位调制信号发生器实现方案.并将实验结果与计算机的仿真结果进行了对比,结果显示出2种波形非常相似,说明了该方法的可行性和潜在优势.     

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。     

固化法布里-珀罗光纤传感器技术

装配和波阵面分裂固有发布里-珀罗光纤温度传感器。传感器将石英玻璃管接合到单模光纤尖端制作而成,其直径与光纤相同,长度不超过0.5mm。     

一种新型的光纤曲率传感器

开发了一种新型的埋入式光纤曲率传感器 ,以结构的曲率变形对传感器的输出光强实现强度调制 .对传感器的静态和动态特性作了分析 ,提出了该传感器的传感机理 ,对传感器的结构作了改进 .将此传感器埋入树脂基复合材料板内部 ,测量板的弯曲变形 .可利用此曲率传感器组成准分布式传感系统检测智能结构的形状变化 .     

超低频绝对振动的光纤传感技术研究

针对目前用于绝对低频振动测量的传感器在测量超低频(1 Hz以下)的绝对振动时,其输出信号完全被“淹没”的缺点,提出了一种基于光纤的超低频绝对振动速度传感器技术方案.从传感器的力学模型出发,导出了传感器谐振结构的动态模型,对传输光纤出射光光强分布的线性度进行了分析,得出了输出信号与振动输入信号的关系.实验结果表明,此传感器与惯性磁电式速度传感器相比,在低频段具有更高的灵敏度.     

椭圆芯保偏光纤模间干涉特性的研究

对椭圆芯保偏光纤模间干涉特性进行了仿真研究,通过数值计算分析了椭圆芯保偏光纤模间干涉拍长、模传播常数、模间传播常数差与光源波长的关系,并对椭圆芯保偏光纤椭圆度和纤芯折射率变化对模间干涉特性的影响进行了深入分析,给出了相应的仿真结果和曲线.本文的研究结果对于设计基于椭圆芯保偏光纤模间干涉原理的光纤传感器具有重要的指导作用.     

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。     

再入式无源环形谐振腔光纤角速度传感器

为研制高灵敏度且环长度更短的光纤角速度传感器 (FORS) ,对采用低相干长度光源、无源环形谐振腔以及高性能反射镜的新型再入式光纤角速度传感器 (RPR- FORS)进行了理论分析与实验研究。分析了无源环形谐振腔中定向耦合器的透过率、环形谐振腔的透过率与测量灵敏度的关系。通过采用机械方式改变反射系数的方法验证了反射镜在RPR- FORS中的作用 ;进行了相位调制器插入环形谐振腔内与插入环形谐振腔和反射镜之间的对比实验 ,证明了两种调制方式具有相同的效果。同时在初步实验中获得了角速度敏感信号。这种 RPR- FORS为集成化的角速度传感器奠定了理论和实验基础     

宽范围光纤位移传感系统结构设计

研究了提高强度调制光纤位移传感器测量范围的方法,采用可控光源、组合式传感探头及程控测量放大信号处理等措施,提出了一套能有效扩大光纤位移传感器量程的综合方法及系统结构.     

微型光纤加速度计系统研究

光纤加速度计作为新型光纤传感器的一种,在高精度测量领域中有着不可替代的作用.实现光纤加速度计信号的解调,对于进一步提高传感器测量精度以及实用化都有着重要的意义.光源调频相位生成载波技术(PGC)常用于干涉型光纤传感器的信号解调,为了实现整个光纤传感系统的小型化,提高数据处理速度和解调精度,设计制作了应用于盘式光纤加速度计数字解调系统,系统以DSP和FPGA数字系统作为解调硬件电路的核心,实现对微型盘式光纤Michelson干涉仪相位信号检测.实验结果表明,微型盘式光纤加速度测量系统对微小振动信号检测有着很高的灵敏度,是高精度测量领域中的一个重要研究方向.     

光纤曲率传感器的特性测试与分析

研制了一种新型光纤曲率传感器,通过在光纤表面加工敏感区,放大因被测结构变形引起光纤弯曲所造成的光传输损耗,而最终获得的光损耗就是被测结构变形的信息,非常适合用于智能结构宏弯变形的测量。在实验特性测试中,设计出悬臂梁、简支梁及标准圆柱体机构,并通过精密放大电路,完成对光纤曲率传感器的静态特性、动态特性及方向性测试。     

原位叶绿素a光纤荧光传感器研制

运用荧光检测技术,设计了一款用于海水中叶绿素a含量检测的在线式光纤传感器。该传感器基于光纤传输与荧光分析法,通过对激发荧光信号的捕捉、传输以及解析达到在线快速检测叶绿素a的目的。实验结果表明,该传感器的响应值与叶绿素a的浓度具有良好的线性关系,检测性能稳定,且具有体积小、传输速度快等特点,初步具备了海水中叶绿素a含量的现场检测能力。