双锥形光纤应变传感器

光纤环形腔衰荡光谱技术是一种新兴的高灵敏吸收光谱技术,可以用来测量腔内微量的光损耗。当外界在双锥形光纤上施加应变时,会引起光脉冲在光纤环形腔内传输的变化,通过测量光在腔中的衰荡时间,实现应变的测量。实验结果表明,该应变传感系统的应变分辨率最高可达到0.8με。     

LabVIEW在腔衰荡光谱检测系统中的应用

腔衰荡光谱技术(Cavity Ring Down Spectroscopy, CRDS)具有高精度和高灵敏度,是一种常应用于微量气体浓度检测的方法,而采用这项技术的关键就是衰荡时间的准确获取。本文为此设计一种基于LabVIEW的腔衰荡信号在线处理系统,实现对衰荡信号的实时采集、平均、拟合、显示和保存。采用外部调制二极管激光器和高反腔搭建CRDS装置,获取实际的衰荡信号,用该系统处理测得的衰荡信号与其他软件的处理结果对比。实验表明,所编写的在线腔衰荡信号处理系统,可实现对衰荡时间的准确获取。     

基于一次谐波的光谱吸收式甲烷气体传感器设计

甲烷气体检测是工业生产、环境监测和科学研究领域中的一个重要研究课题.该文在基于波长调制技术的光谱吸收式光纤气体检测方法的基础上,分析了一次谐波信号的数学模型,提出了一种基于一次谐波设计的光纤甲烷气体传感器的实施方案,设计精确的电流和温度电路控制垂直腔面发射激光器,利用锁相放大器AD630提取一次谐波信号幅度,实现对不同浓度的甲烷气体进行测量.实验结果表明,一次谐波信号幅度与浓度存在着很好的线性关系,分辨率达到20ppm.该系统消除了光源波动的影响,工作稳定,简化了结构,调试简便.     

光腔衰荡光谱系统设计与信号分析

讨论了用连续波半导体激光器做光源的光腔衰荡光谱(CRDS)系统设计及信号分析,介绍了CRDS的工作原理、系统的设计与搭建、谐振腔单模的调节与分析,提出了获取衰荡时间的算法,并在不同波长和光强下,测量了谐振腔(吸收池)的本征衰荡曲线并拟合了相应的衰荡时间.实验结果表明,基于所搭建的CRDS系统,用文中所提出的衰荡时间的采集算法,能够获得稳定性好的衰荡时间,避免光源波动对衰荡时间的影响.     

基于C8051单片机的光纤气体检测系统设计

以C8051单片机为平台介绍了光纤气体检测系统的实现.文中以甲烷为待测气体,利用傅里叶级数分解对气体吸收信号进行分析,并利用一次谐波信号检测甲烷气体浓度.文中对气体检测系统各模块的功能进行分析,详细分析了数据采集与处理部分的实现,设计了相应软件流程,对测试结果进行分析.系统实时性好,在煤矿瓦斯气体监测领域有广泛应用前景.     

基于光纤传感器的甲烷气体浓度信号采集方法

基于光谱吸收法设计了一种反射型光谱吸收光纤传感器网络结构,该结构可以完成对远距离多点甲烷气体浓度的实时测量。为了能够保证光谱扫描波长中心值与甲烷气体吸收峰相同,激光光源通过波长调制光谱完成调制,采用调整三角波的幅值与偏移量对光源波长进行调整。在接收端,为了对光电信号进行有效的采集,设计了一种多点高速信号的采集方法,并分析其调制深度的影响。实验证明,软件采集算法以及合适的调制深度能够满足工程中光纤气体传感器多点采集的精度要求。     

基于反馈环全光纤干涉的一种新型光声检测方法

提出了一种光声检测的新方法,这种检测方法的拾音器部分主要采用了单模光纤,通过带有反馈环的全光纤干涉系统来放大光声信号.气体吸收腔则采用了在气体吸收红外指纹区具有较宽低损窗口的空芯光纤作为谐振光声池.基于光纤应变传感器的基本原理和弹光效应推导出光声换能公式,并搭建了整个实验系统进行测量,得到干涉信号的强度与声信号衰减趋势相同.根据实测结果进行了干涉信号强度与声信号强度的指数衰减曲线的拟合,得到了平均为0.98的较高的拟合度.比较了不同内径的空芯光纤光声池的实验结果,发现内径较大的光声池灵敏度更高.     

光纤气体传感器的研究

基于气体在吸收峰波长下对光的吸收随浓度变化的机理,研制一种光纤式气全监测仪。根据被测气体的吸收峰对应的波长选择ＬＥＤ作为光源。采用不同频率的光源驱劝电路实现多种气体浓度的产时检测。为保证测量精度,信号处理采用相敏以及测量信号与参考信号比值技术。对甲烷和乙炔气体浓度的检测实验表明,系统具有一定的检测灵敏度和精度。仪器和系统不驻适于甲烷和乙炔气体浓度的检测,稍加改变结构参数,也可测量其它气体的浓度。     

应用FLRDS技术测量多模光纤的弯曲损耗

光纤环形腔衰荡光谱技术是一种新颖的吸收光谱技术,具有灵敏度高,信噪比强等优点.利用这种技术可以实现环形腔内光损耗的测量.对多模光纤的弯曲损耗进行了定量测量和分析.     

基于连续波激光器衰荡腔吸收光谱的痕量气体探测方法

本文描述了一种采用连续波激光激发衰荡腔光谱测量痕量气体浓度的实验装置。CRDS是基于比尔定律的吸收光谱技术,通过将光耦合到含有样品的高精细度光学谐振腔并测量光衰减速率来测量样品浓度的。它提供了绝对的和高精度的分子浓度的测量方法。这种技术只需要激光二极管提供单一模式的适度的激光功率,使系统易于运输。近红外区域,很容易与周围环境温度二极管访问包含了泛频振动能级和禁止的许多重要物体的电子跃迁。我们的研究重点是研究连续波激光激发衰荡腔光谱的性质,以增加这些物体的检测灵敏度。具体来说,我们正在研究在范围从ppb到ppt范围湿度测量。最近,我们获得了比吸收谱测量方法更好的检测极限灵敏度1x10-11cm-1Hz-1/2。我们将讨论该设备及其应用,目前的表现数据。     

掺铒光纤激光器中的模式损耗测量与模式竞争

模式竞争效应是实现激光器稳定输出的理论基础。由于各纵模的损耗不同,导致起振阈值不同。在测量掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器振荡模式损耗的基础上,对掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器的模式竞争效应进行理论与实验研究。采用衰荡光谱技术测量掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器振荡模式的损耗,确定各振荡模式的阈值条件,讨论激光器中的模式竞争。研究结果表明各振荡纵模损耗直接影响模式竞争结果。所得结果为单波长、双波长及多波长光纤激光器制作提供理论依据。     

基于TDLAS一次谐波的甲烷浓度检测系统及其温度补偿研究

本文结合甲烷1 653.72 nm波长2v3带R3支气体吸收线,分析温度变化对甲烷吸收线的谱线特性及甲烷气体浓度测量产生的影响。基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱技术,应用一次谐波信号检测甲烷气体的浓度,通过温度补偿抑制环境温度变化给检测带来的干扰。实验结果表明,研制的甲烷浓度检测系统的性能稳定,利用温度补偿系数校准后系统测量偏差在1%以内,可以有效地提高系统的检测精度。     

基于光纤传感技术的瓦斯抽采管道安全监测系统

应用光谱吸收和光纤光栅技术,研制了基于光纤传感的瓦斯抽采管道安全监测系统。对管道内的甲烷、氧气、温度以及压力等关键参数进行实时在线监测,并根据温度、压力参数对甲烷浓度进行补偿,补偿后系统的精度分别提高了7%和11%。现场实验结果表明,此方法能够实现对瓦斯抽采管道的安全监测。     

基于差分吸收光谱法的烷烃气体检测系统的研制

利用差分吸收光谱（DOAS）技术研制开发了一套烷烃类气体检测实验系统,在该实验系统上测量了CH4的吸收光谱以及吸收截面,并利用这些参数开展了CH4气体浓度反演算法的研究.实验结果表明：在常温常压下,CH4的检测结果与标准浓度之间的线性拟合系数R2为0.9998,误差小于3%,CH4的最低检测限为0.01%.这些工作为烷烃光谱录井仪的研发奠定了基础.     

光谱吸收式的气体传感器时分复用系统

在基于可调谐二极管激光器吸收光谱学（TDLAS）技术的多点气体监测系统中,所需的激光器造价昂贵,使用多路气室共用一套光源与光探测器的复用技术可以降低单个测量点的造价.在此利用了一种灵活的新型拓扑结构,解决了传统拓扑结构中由于布局光纤造成的光信号延时而给信号采样带来的麻烦.并且给出了一套数字化的基于TDLAS技术的时分复用检测方案,并将数字正交锁相放大技术应用在时分复用检测系统中的谐波提取,消除了各路检测信号中相位对气体浓度检测的影响,得到更加高效的信号处理方案.基于Matlab的4路时分复用气体检测仿真系统验证了理论方案的可行性.     

光腔衰荡光谱技术应用于痕量气体检测的研究进展

光腔衰荡光谱(CRDS)技术在对痕量气体的检测技术中占有重要的地位。对基于光腔衰荡光谱技术的痕量气体检测相关研究进行了综述,分析了光腔衰荡光谱技术的相关工作原理及技术特点。介绍了CRDS痕量气体检测在大气环境、生物医学、燃烧化学等方面的研究进展以及存在的问题;总结了CRDS痕量气体检测的发展趋势。