长周期光栅—新兴的光纤光栅传感器

近两、三年来，一类新兴的光纤光栅传感器—长周期光栅型传感器（LongPeriodGratinsSensor—LPGs）从众多的光栅传感器中脱颖而出。文章重点介绍了LPGs的传感原理、应用及目前发展状况。

用于智能材料和结构的光纤传感技术

对用于智能材料和结构的一些典型的光纤传感器、光纤传感网络、相应的关键技术等作了全面的介绍，提出了需进一步研究的一些重要课题。

中国光纤传感技术发展的概况

介绍了我国光纤传感技术发展的历史、现状以及近期的研究目标。

光纤传感器的今日与发展

本文报道了光纤传感器国内外发展的现状。主要介绍了两方面的情况光纤传感器原理性研究的发展现状和光纤传感器产品的应用与开发的现状。前者报道了光纤光栅、分布式光纤传感技术以及光纤传感网的发展,这些是目前的研究热点;后者介绍了光层析成像技术、智能材料、光纤陀螺及惯性导航系统、工业工程类传感器(其中包括电力工业用高电压、大电流传感器,利用光纤的弹光效应和FBG器件的应力传感器等)。最后介绍了新型光纤材料与器件、氟化物玻璃光纤，碳涂覆光纤、以及正在研究中的蜂窝型波导光纤、液晶光纤等。

我国光纤传感技术现状和展望

光纤通信和光纤传感是光纤技术两大应用领域.光纤传感由于具有良好的抗电磁干扰、高电磁绝缘性、本质安全和可成网等诸多优点,因而对科学技术和国防建设的发展都有很大地促进作用,文中对我国光纤传感技术现状进行了介绍和分析。

光纤传感发展近况

简要介绍了光纤传感近几年的发展概况，主要是：光纤光栅在传感方面的应用；光纤传感技术在智能结构和智能材料方面的应用：光纤传感在现场的实用情况等．

低双折射光纤内克尔效应的研究

对单模低双折射光纤的克耳效应进行了理论分析和实验研究。采用相关检测的方法得到了克耳效应引起的光强变化的波形，利用数字信号处理技术对实验数据进行分析，得到25℃时单模低双折射光纤的克耳系数为5．4×10－（16）m／V－2。理论分析和实验结果证明了利用单模低双折射克耳效应进行高电压传感的可行性。

永远的追光者——追思光学大师王大珩院士

今年,2021.7.21是“两弹一星功勋奖章”获得者光学大师王大珩院士逝世十周年。这位我国近代光学领域创新研究的开拓和推动者,是我们永远学习的榜样。是他创建了我国第一所光学领域的专门研究机构——中国科学院长春光学精密仪器研究所;是他联名提出并建议在我国开展一个战略性高技术研究计划,由此于1986年3月形成《863》计划;在我国继中国科学院院士制度建立近40年后于1992年成立中国工程院的创议和促成者也是他。

铜片封装光纤光栅传感器的应变和温度传感特性研究

提出了一种光纤光栅的铜片封装工艺,并通过实验和理论分析研究了光纤光栅的应变和温度传感特性.与裸光纤光栅的测试结果相比,铜片封装工艺基本不改变光纤光栅应变传感的灵敏度,但是温度灵敏度系数提高了2.78倍.经过铜片封装后的光纤光栅可以探测到的应变和温度分别为1με和0.03℃,便于工程应用.

光纤电压传感器研究综述

介绍了目前国内外光纤电压传感器的基本原理及主要特性 ,分析了传感器的温度稳定性和直流电压传感问题 。

干涉型光纤传感器相位生成载波解调方法改进与研究

提出了基于干涉型光纤传感器的相位生成载波解调方法(PGC)的改进方法,通过算法上的改进和增加抗混叠滤波器,有效地改善了解调结果,并大大降低了系统的采样频率,结论对设计干涉型光纤传感器解调系统有重要的参考意义.

抑制光纤检波器系统光强波动影响的解调方法

基于海上油藏勘探领域的光纤检波器光电复合空分阵列系统,通过两路PGC干涉检波信号相除以构造非线性函数,提出了一种采用查找表实现该非线性函数解调的新方法。相比传统的两路PGC干涉检波信号线性组合的反正切解调方法,构造非线性函数解调新方案不仅可以补偿生成载波时直接调制DFB光源带来的高频光强波动干扰,也可以抑制其他因素造成的光强随机波动给采用定常系统参数解调带来的影响。实验结果表明:内调制DFB激光器,采用非线性函数解调方案比线性组合方案在谐波抑制方面优势明显,两者HSR平均值相差达26.37 dB;当系统光强降低50%,非线性函数解调方案的结果 HSR平均值优于线性组合方案得到的结果,两者相差达17.53 dB。

光纤光栅传感器在航空航天复合材料/结构健康监测中的应用

本文简要概述了光纤光栅传感器的特点及航空航天复合材料的类型,详细介绍了光纤光栅在航空航天复合材料/结构健康监测中的应用和发展状况;指出目前存在的问题,并探讨了相应的对策;展望了基于该类传感器的健康监测技术在航空航天领域的应用前景。

干涉型光纤传感器相位生成载波技术研究与改进

对干涉型光纤传感器的相位生成载波解调技术进行了研究.对PGC算法进行了数学推导和仿真计算,对数字低通滤波器进行了详细分析,给出了其影响PGC解调性能的原因及数字滤波器的设计方法.讨论了传感器干涉光强对PGC算法输出结果的影响,提出了改进的PGC算法,该算法可以有效的实现自动增益控制,消除干涉光强漂移对解调的影响,并大大减小由干涉光强引入的系统噪音;还可以在有限阶数低通滤波器的情况下,极大的增加系统可解调的大信号幅度,提高系统动态范围12dB以上.

激光诱导击穿光谱定量检测土壤微量重金属元素方法研究

在对激光诱导击穿光谱数据分析的基础上提出了一种可以用于元素定量分析的方法。该方法利用傅里叶分析的方法研究了光谱数据中的不同部分(白噪声、热辐射噪声和原子发射光谱),通过带通滤波实现发射光谱与大部分噪声的分离,得到仅含少量白噪声的发射光谱;通过计算待量化元素谱线与其对应单位强度特征谱线的相似度引入卷积强度来衡量待测谱线的强度。选取Cu 324.75nm作为分析线,Ti 337.28nm谱线作为参考线,采用上述方法对含微量Cu元素土壤样品进行了测量。实验结果显示:Cu元素含量和其卷积强度的线性系数达到0.997 9,计算得到土壤中Cu元素的检测限为44mg.kg-1,达到国家土壤环境质量标准规定的二级土壤中Cu含量要求,测量相对误差在10%以内,表明该方法能够满足土壤微量重金属检测简便、快速的要求。

光纤水听器灵敏度测试研究

研制了一套简单可行的光纤水听器灵敏度校准装置,提出了一种简便的测量方法———比对法:将标准压电水听器探头和光纤水听器探头置于同一声场中,并将两探头的输出同时接到数字示波器上进行比对测量.研究表明,振动系统中的盛水容器具有一定的壁厚(>10mm或1/10桶的外径)时,可将振动系统的谐振峰移出工作频段范围(3～1000Hz)外.利用此装置结合比对法,校准系统简单,校准速度快,实验的误差小于0.5dB,能满足一般光纤水听器灵敏度的校准需求.

干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术研究

本文对消除干涉型光纤传感器信号偏振衰落的偏振分集接收PDR(Polarization Diversity Receiver)技术进行了理论分析.通过三态PDR方式,对输出的最大有效幅度信号进行选取,能够避免传输光偏振态变化导致干涉信号完全衰落的现象,使干涉信号有效幅度在一定范围内变化.采用基于反正切计算的相位生成载波PGC(Phase Generated Carrier)解调技术的相位测量结果不受由于偏振衰落导致干涉信号有效幅度变化的影响.提出结合三态PDR方式和基于反正切计算的PGC解调技术消除偏振衰落问题的影响,实现干涉型光纤传感器中相位信号的理想解调.

光纤化的气体传感技术

中简要回顾了光纤气体传感技术近二十年的发展历程 ,对光纤气体传感的关键技术进行了分析 ,在此基础上提出通过对工业现场条件下的传感单元的研究 ,可调谐光源的研究以及复用技术的研究 ,可以使光纤气体传感技术最终走向实用化。

工程结构光纤应变传感器

研究了一种用于土木工程结构监测的本征型强度调制光纤传感器，其敏感部分是利用光刻技术在多模光纤上形成的齿槽周期结构。详细分析了该传感器原理，首次得到这种传感器既能测量拉应变，也能测量压应变的统一表示公式。传感器对应变的响应具有良好的线性度和重复性，而且应变灵敏度完全由敏感元结构参数决定。给出了钢筋拉应变、混凝土压应变的试验结果。定标后传感器测量钢筋拉应变时，其应变的精度优于±２．５％；测量混凝土压应变时，其精度优于±２．９％。量程与精度已完全满足工程结构安全检测的要求。

光纤周界探测技术原理及研究现状

户外周界入侵探测器是用于户外大面积边界监测的探测器,近年来它受到广泛的注意和市场的重视。目前市场上的这类产品主要基于电缆或微波技术,而随着分布式光纤传感技术的发展,已有多种类型的光纤传感器应用于周界探测。这些光纤探测器有基于光时域反射(OTDR)技术的,有基于干涉仪技术的,还有很多新兴的技术。光纤周界探测器在发展历史上有两个阶段,第一个阶段的探测器只能判断事件的发生与否和类型,第二个阶段的探测器不仅能判断事件类型,还能对事件进行定位。这里对两种类型的光纤周界探测器分别加以介绍,对各种可行性方案的原理及优缺点进行了论述。