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。     

光纤配线架的光功率监测及显示研究

本研究了具有光功率监测及显示的新型光纤配线架。通过光耦合器对每根光纤的光信号取样，然后对其光功率进行测试．将测试结果送到中心处理单元(CPU)进行计算、分析和处理，在光纤配线架上显示出测量结果，并可将结果进行通信输出。     

光纤光栅Michelson干涉仪

提出了一种基于光纤布拉格光栅(光纤光栅)的光纤Michelson干涉仪.它使用光纤光栅作为干涉仪的反射器,宽带光代替激光作为光源,是一种可以波分复用的Michelson干涉仪.用3×3耦合器作为分光器,并结合软件解调技术从干涉仪的输出信号中解调出了外部振动信号.     

低功率输入双耦合器光纤谐振环非线性研究

对双耦合器光纤谐振环进行了理论计算和实验研究。理论计算的结果表明,当谐振环的输入光功率线性增大时,其输出光功率具有非线性的特征。实验结果验证了前面的理论计算。实验中采用的是普通商用光通信系统光源和普通的单模光纤,且在谐振环中未加偏振控制。实验结果显示,注入很低的功率,在它线性增加时,谐振环的输出功率显示出明显的非线性,并且其输出信号的变化规律与输入较大功率情况下的理论计算结果完全一致。     

以光子晶体光纤为基质的光纤耦合器的设计

设计了以光子晶体光纤为基质的1550nm波段的双芯光纤耦合器。耦合器双纤芯间距为4μm,空气孔孔径为1μm,孔间距为2μm,一个周期的耦合区长度为900μm。数值计算了光场在该光纤耦合器中的模场演化情况。数值计算结果表明,以光子晶体光纤为基质的光纤耦合器实现了常规光纤耦合器的功能。     

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.     

基于全光纤马赫—曾德干涉仪的温度传感器设计

光纤温度传感器作为一种新型测温技术,发展迅速,应用广泛。基于全光纤马赫-曾德干涉仪的结构与原理,阐述了光纤温度传感器的总体设计思路,并对光纤温度传感器设计中所涉及到的光源、光纤耦合器、光路准直、光谱分析、信号检测及处理、条纹计数器等问题进行了探讨。     

光纤干涉器中的微波频率响应

根据非相干光传输理论,对光强调制信号在光纤干涉器中的传输过程进行较系统理论分析和计算机仿真,得到了微波信号在光纤Mach-Zenhder光纤滤波器、单耦合器光纤谐振环和双耦合器光纤谐振环中的传递函数,采用数字滤波器的理论方法,给出了相应器件取得零点、极点所需要的条件,并据此详细分析了光纤干涉器中的微波频谱特性,为不同类型微波光子滤波器的设计提供了结构和理论基础.     

基于直线型Sagnac的光纤周界安防系统设计

变电站安防系统的建设对保证整个电力系统安全运行有着重要作用,为了推进变电站无人值守化的进程,提高电力系统供电的可靠性,设计了一种基于直线型Sagnac的光纤周界安防系统,并对光纤振动信号的检测方法进行了详细论证,提出了基于多域特征的动态阈值端点检测算法,从时域、频域和小波域提取振动信号的特征进行判断,实时更新特征阈值,通过三级判定算法提高系统对入侵事件的检测效果.将光纤安防系统与视屏监控系统、微信报警系统和声光报警系统结合,可对无人值守的变电站进行全天候、多技术手段融合的立体防护.     

分布反馈光纤激光器水听器

本文介绍了一种新型的基于分布反馈光纤激光器（DFB—FL）的光纤水听器系统。系统采用非平衡M—z光纤干涉仪的解调方法和相位补偿的零差检测方式。实验结果表明,未封装的DFB—FL对微弱的振动信号非常灵敏,并且能获得准确的声音信号。     

基于3×3耦合器的分布反馈激光器振动传感解调算法

本文采用分布反馈(DFB)激光器作为传感头,搭建了一种基于3×3耦合器的光纤振动传感系统。在基于微分交叉相乘算法(NPS)的基础上,提出了一种新的解调算法——反演微分交叉相乘算法(iNPS)。算法利用3×3耦合器三路对称的优点,采用3×3耦合器输出的两路信号反演出第三路信号,对三路信号校正后采用NPS算法对振动信号进行解调,系统采用两个光电探测器,与传统的NPS算法相比,降低了系统的成本及复杂程度。对iNPS算法与使用两路信号进行解调的微分交叉相乘算法(NRL)进行仿真分析,比较了两种算法在不同输入振动信号的信噪比和3×3耦合器的不同对称度条件下的解调结果。结果表明,在振动信号信噪比为32 dB的情况下,iNPS算法的信纳比比NRL算法信纳比提高了37.4 dB,总谐波失真率(THD)下降了28%。并且iNPS解调算法可以在3×3耦合器三路信号不对称的情况下解调出振动信号。     

基于小波包分解和虚拟仪器的传导干扰信号检测

小波包分解(WPD)不仅能检测非平稳信号的整次谐波,还能检测信号的非整次谐波,且小波变换本身对信号的奇异点十分敏感,常常用来跟踪开关电源传导干扰信号.在虚拟仪器(VI) LabVIEW 6.i平台上,基于小波包变换算法设计了VI程序,实现了开关电源传导干扰信号实时检测系统.该系统具有信噪分离、测量传导干扰功率谱、伴有噪声的原始振动波形和噪声波等测量功能,实测结果表明该方法是可行的和有效的.     

基于FFT的光纤光栅机械振动监测系统研究

应用光纤布拉格光栅传感技术,设计了一种光纤光栅机械振动监测系统,该系统通过对传感器返回的实时振动信号做快速解调,从而实现了振动频率、加速度、速度、位移等多参数监测与远程传输,同时提供了完善的数据分析与显示功能。试验结果显示,该系统可有效应用于涡轮发动机、煤矿通风机等机械设备的振动监测中,为机械设备的故障诊断提供了软件支持。     

印刷电路板数控机床断刀检测系统

随着信息技术的快速发展,电子产品以轻、薄、微小化为产业的发展方向,对印刷电路板(print circuit board,PCB)加工用数控钻床的自动化水平要求越来越高,依靠人工判断或激光检测系统对机床刀具状态的检测已不能满足市场的实际要求。针对国内PCB数控机床的技术现状,结合国际数控机床先进技术,对机床断刀检测进行研究,在激光检测的基础上提出了改进措施,采用接触式断刀检测的方法,在刀具和工件之间建立震荡电子回路,通过电信号的采集、处理,借助于计算机和相应的控制软件平台,对钻头的运行状态进行时时检测,克服了激光检测误差较多的问题,提高了机床的断刀检测能力和精度。     

光纤耦合器对光谱响应的研究

 通过对耦合的理论分析,模拟了实际的拉锥过程,构建了光纤耦合器对光谱响应特性的理论模型。详细分析了不同熔烧长度和不同拉伸距离对光谱响应的影响,熔烧长度越短,拉锥曲线震荡越剧烈,到达归一化光功率为0.5所需要的拉伸长度越短,会出现更多的震荡包络;拉伸距离越长,产生的包络震荡越多,波长间隔越密,对光谱响应越为敏感,从实验中验证其合理性。这一模型的建立将大大减少实际工作中的盲目性,对光纤耦合器制作有一定的指导意义。     

光纤耦合器的光功率分配精确校正

以3端口光纤耦合器(分路器)为例分析讨论了光纤耦合器的光功率分配精确校正方法,该思想方法可用于其他类型光耦合器及其他光器件的校正.     

基于电容式微机械声学传感的纳米梁非线性振动控制

电容式微机械声学传感器(CMUT)具有高带宽、易集成阵列化、无需匹配层、灵敏度高等优点,利用CMUT器件检测纳米梁产生的声波信号,得到纳米梁的振动信息,将CMUT器件置于纳米梁下方作为振动信号检测传感器。应用静电反馈控制器,以Euler-Bornoulli梁为振动模型,提出基于CMUT传感的纳米梁非线性振动控制方法,建立纳米梁非线性振动微分方程,应用多尺度方法研究纳米梁的非线性振动控制。分析了控制增益等系统参数与纳米梁非线性振动之间的关系,研究了改变系统参数来增强系统振动稳定性的方法。研究结果表明,选择合适的系统参数可以减弱甚至消除系统振动的非线性并增强系统的稳定性。     

石化烟机振动监测系统研究

为保证石化烟机正常运行,研究设计烟机振动监测系统.通过研究烟机机械振动特点,对烟机机械振动进行了建模,提出了振动信号分析的方法.应用Hibert变换对烟机振动加速度信号进行包络分析,并结合FFT变换对包络信号解调.给出了烟机振动监测系统的硬件组成和软件控制流程.监测系统以计算机和数据采集卡为硬件核心,以虚拟仪器软件LabVIEW为软件开发平台,实现对烟机振动加速度信号采集、数据处理及分析的功能,给出了烟机振动监测系统的软件程序框图.实际应用表明监测系统能准确检测烟机机械运行中出现的异常振动,可有效实现烟机的在线检测与故障诊断.     

基于COM组件的VB与MATLAB混合编程实现振动信号处理

在用传感器监测机械振动时,需要同步显示监测信号的时域和频域特性,要求用户在采集卡自带简单例程的基础上进行采集软件二次开发。基于COM组件的VB与MATLAB混合编程,通过把MATLAB中的fft函数制作成可接收参数的、能与VB通信的动态连接库(DLL),同时利用VB开发信号采集软件并把采集到的信号以参数的形式传递给DLL,可以实现振动信号时频转换。以同样的方法调用MATLAB中的filter、diff、quad等函数可以实现信号滤波、微分、积分变换等处理功能。该混合编程提供了一种简便、快速、高效地实现信号处理和相关数学运算的方法。本文以振动信号时频转换为例,介绍了借助MATLAB自带的函数生成DLL并最终被VB成功调用的详细过程。