可调激光边沿滤波解调光纤光栅实时应变测量

提出了利用波长可调谐激光器对光纤光栅进行边沿滤波解调的新方法,该方法可实现多个测点动态应变的实时监测。实验将多个“贴片式”光纤Bragg光栅应变传感器固定在武汉长江二桥箱形梁的选定点上,这些应变传感器通过光缆串联并接回监控室,在监控室内使用可调谐半导体激光器做光源,利用边沿滤波解调原理,对多个测点的动态应变进行实时测量,得到这些测点的动态应变波形,取得了很好的实验结果。该解调方法适合于进行多点的实时应变测量,克服了边沿滤波解调只能进行单点测量的缺点。

光纤光栅传感信号的Sagnac环境边沿滤波解调方法

利用高双折射光纤构成的Sagnac环境做为边沿滤波器件,应用于光纤光栅传感系统中,实现了7 nm范围内的线性波长解调.采用全光纤设计,系统的解调速度可达数kH z.该解调方案基于光强度测量,适用于动态和静态测量,具有系统反映迅速,性能价格比高等优点.

基于双路边沿滤波的变压器绕组温度监测系统设计

为避免大型变压器因绕组短路、线路老化、冲击电流等引发变压器事故,对大型变压器设备的在线监测与提前预警成为变压器设备安全与稳定的重要前提。该文提出双路边沿滤波的解调方法,利用FBG光栅反射光强与温度的线性关系,实现了对油浸变压器绕组60~140℃范围的温度监测。通过FBG光栅楔形悬空封装设计,保障测温系统在振动、油浸、强电磁环境中对绕组热点位置的温度长时间稳定监测。实验表明:由FBG光栅楔形封装传感器和双路边沿滤波解调方法,实现了对变压器绕组多个热点位置温度进行实时监测,系统可靠稳定,测温精度在±1℃。

一种长周期光纤光栅边沿滤波线性解调新方法

光纤光栅作为一种新型的传感器件 ,有着巨大的应用价值。利用长周期光纤光栅的滤波特性 ,提出了一种可应用于光纤光栅传感解调的新方法。即利用长周期光纤光栅作为边沿滤波器的基本器件 ,可完成一路或者多路光纤光栅的传感波长解调。该解调方案基于光强度测量 ,适用于动态和静态测量。而且由于采用全光结构设计 ,无须机械部件调谐 ,因此 ,可大大提高解调速度。具有系统反映迅速 ,性能价格比高等优点。经实验 ,实现了在5nm范围内的波长线性解调。测量波长分辨极限为 0 .0 0 2nm ,解调速度数十kHz。

基于分组测量和边沿滤波的大容量光纤光栅快速传感系统

应用分组测量和边沿滤波实现了大容量光纤布拉格光栅(FBG)快速传感系统的设计。在传统的时分复用光纤光栅传感系统中对传感光栅按位置进行分组,然后按组分别进行测量,避免了单次测量中探测器动态范围的限制,对其进行重复利用,延长了系统的测量距离;同时利用边沿滤波法实现了快速的波长解调,能够在一次测量中解调出该分组所有光栅的波长信号,大幅加快了系统的测量速度,有利于实现更高的扫描频率。实验结果表明,本系统在温度传感测试中获得了0.9913的解调线性度,误差在1.36℃以内。

一种利用啁啾光栅反射滤波的光纤光栅传感解调方法

利用啁啾光纤光栅结合长周期光纤光栅边沿线性滤波技术 ,提出了一种新颖的光纤光栅传感解调方法 ,并实现了在传感波长变化 5nm范围内的波长解调 采用了全光纤结构 ,无需机械部件调谐 。

基于倾斜光纤光栅的传感解调技术

该文设计了一种基于倾斜光纤光栅(tilted fiber Bragg grating,TFBG)的不受温度影响的光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)应变解调系统.将倾斜光纤光栅用作边沿滤波器,当周围环境温度变化时,利用倾斜光纤光栅纤芯模与包层模的温度特性与普通光纤布拉格光栅相同这一特点,无需另加温度补偿,就可以实现FBG应变传感的动态解调,消除温度噪声对应变信号的影响.由实验可知,当温度在25,℃到39,℃范围变化时,解调系统的性能基本不发生改变,解调范围达到6 nm.

基于长周期光纤光栅的FBG解调方法

研究了基于长周期光纤光栅(long-period fiber gratings,LPFG)的光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratings,FBG)解调方法,该方法利用LPFG的透射谱作为边沿滤波器解调FBG,其解调性能主要取决于LPFG的透射光谱深度。详细分析了CO_(2)激光写制法对透射光谱的影响,制作了透射光谱深度为25 dB的LPFG,并采用该光栅搭建了FBG解调装置,将FBG粘贴于金属应变片表面,测试了其静态与动态响应特征。实验结果表明:该方法制作简单,成本低,具有较好的线性动态范围,可以实现较高灵敏度的FBG解调。

基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统

提出了一种基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统。级联长周期光纤光栅作为边沿滤波器,利用它的一个线性区监测单个光纤布拉格光栅传感信号。该系统具有结构简单、价格低等优点,但易受光源抖动及系统其他不稳定因素等带来的系统噪声的影响。为消除系统噪声带来的不利影响,对该系统进行了改进。改进系统利用级联长周期光纤光栅的两个线性区同时监测两个光纤布拉格光栅传感信号。分别用原系统及其改进系统对温度进行监测,实验的温度测量范围为-70～-115°C。原系统的灵敏度为0.49 mV/°C,温度分辨率为0.5°C;改进系统的灵敏度为0.86 mV/°C,温度分辨率为0.3°C。实验结果表明改进系统能有效消除系统噪声,提高系统的精度。

基于长周期光纤光栅的动态检测技术研究

长周期光纤光栅作为一种新型的传感器件,其应用价值大。该文从实用化的角度出发,根据长周期光纤光栅的边沿滤波特性和弯曲特性,以Labview为工具,设计了一套长周期光纤光栅弯曲传感器系统,并将其用于对振动信号的动态信号采集应用研究中,取得了较好的效果。由于该系统是基于光强解调,信号采集速度目前可达6 kHz。

面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统

针对航天器微小碰撞产生的冲击能量检测问题,设计了一种面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统,并对冲击能量进行检测。建立飞秒光纤光栅应变传感及边沿滤波解调模型。使用有限元分析软件对微小碰撞产生的冲击能量分布情况进行理论模拟。搭建冲击检测系统,对飞秒光纤光栅进行冲击能量感知特性测试,利用时域包络提取法分析能量传递特性。实验数据表明,质量为10、20、40、60、80 g的小球分别在同一位置下落时,光栅系统检测到的碰撞信号呈线性增长趋势,经边沿滤波算法反演冲击电压最高可达30.8 mV;同一质量小球在不同位置下落时,光栅系统检测到的碰撞信号呈线性下降趋势,检测到的冲击电压可低至16.5 mV。该系统可实现对微小碰撞产生的冲击能量的检测,对航天器微小碰撞检测问题有一定的参考意义。

光信号的精准波长检测及其研究进展

光信号的精准波长检测技术广泛应用于光纤通信及光纤传感领域。针对适用于光信号中心波长测量的比率制波长检测技术进行了详细的讨论,对比率制波长检测系统各种实现方案的检测原理和性能进行了比较,概括介绍了最新研究进展情况,并对相关发展趋势进行了分析。

基于短时能量的语音端点检测算法研究

研究了噪声环境下,利用短时能量为特征进行语音端点检测的问题。在采用短时全带能量为特征的基础上,提出的算法将短时高频能量作为辅助特征,同时使用了最优边沿检测滤波以及双门限-三态转换判决机制,从而保证了算法在噪声环境下的端点检测准确性和对信号绝对幅度变化的稳健性。实验结果表明,与传统的能量阈值法以及G.729中使用的VAD算法相比,提出的算法在噪声环境下具有更好的性能,是一个简单、高效和稳健的语音端点检测算法。

一种基于级联长周期光纤光栅的力传感装置

利用光纤布拉格光栅(FBG)具有谱线窄、反射率高的特性和级联长周期光纤光栅(级联LPFG)的边沿滤波特性,设计了一种基于级联LPFG的力传感装置,将拉力变化转变为FBG反射谱功率的变化.在理论上分析了实验的可行性,用光纤光栅刻写系统制作了符合要求的级联LPFG和FBG,用光谱分析仪对FBG的反射谱进行了监测.用光纤功率计对FBG的反射功率进行了测量,并对测得的数据进行了线性拟合,其线性相关系数为0.992 4,装置的灵敏度为1.074μW·N^(-1).在拉力为0~0.6 N的范围内功率与拉力有较好的线性关系.测量范围和灵敏度取决于级联LPFG透射谱边沿的斜率.该装置结构简单,操作方便.

基于光源滤波的高精度光纤光栅地震检波解调系统

利用光纤超荧光光源在1530nm附近具有较好的线性边带做边沿滤波器进行滤波解调,并对边沿滤波和光源的工作原理进行了深入分析。由于光源波长检测灵敏度对系统解调灵敏度起决定作用,所以系统光源采用了双程后向结构,在线性边带的下降沿2.5nm范围内功率随波长变化的灵敏度为-14.7μW/nm,线性拟合度达到了0.9995。系统采用全光结构,提高了解调速度。通过对地震检波的模拟测量,解调检测波长灵敏度可达-1.27pm/mV,应变分辨力为1.06με。实验表明,该解调系统具有操作简单、灵敏度高、稳定性好、性价比高且反应速度快,可以实现对地震信号的实时检测。

高精度准分布式光纤光栅地震检波解调系统的研究

提出了一种利用光纤超荧光光源的线性边带做边缘滤波器进行多点多参量实时测量的地震波信号解调系统.由于光源波长检测灵敏度对解调系统的灵敏度起决定作用,故对光源进行了优化设计,使得光源所用的线性段斜率得到了大幅度提高.所设计的解调系统以光源在吸收峰1530nm处的两段斜边将系统分为两个部分,各部分对应4个通道.通过对其中两个通道进行地震检波模拟测量,传感解调系统的两部分静态波长灵敏度分别为887.5mV/nm和-971.7mV/nm,应变分辨力分别达到了0.95με和0.86με.解调系统采用全光结构,解调灵敏度高,稳定性好,性价比高且反应速度快,可实现对地震信号的多点多参量实时检测.

基于FBG精细谱的应变增敏型传感器的设计

提出了一种新型的基于非均匀光纤布拉格光栅(FBG)精细谱和边沿解调的应变灵敏度增强型传感器。理论研究了在轴向非均匀应变情况下普通FBG的传输谱以及基于传输谱精细结构的应变响应特性。仿真结果表明,将均匀应变转为非均匀应变的新型传感器对应变的灵敏度为普通FBG的4.6倍。在实验上设计制作了这种可将被测物体的均匀应变转换为FBG的非均匀应变以提高应变灵敏度的传感器结构。实验测量结果证明了理论分析的可行性。这种传感器在采用窄线宽激光器的FBG边沿解调方案中具有提高动态应变响应灵敏度以及增大应变测量范围的作用,同时,由于其长度可小型化,在检测高频动态应变信号方面也有较大的应用前景。

一种新的光纤布拉格光栅波长移位检测技术

提出了一种利用全光纤非平衡Mach Zehnder干涉仪作为边缘滤波器进行光纤布拉格光栅 (FBG)波长移位检测的方案。这种边沿滤波器具有梳状的滤波特性 ,且其两输出臂滤波特性互补。利用其一对滤波边沿 ,可以将被测光栅的波长信息转化为功率信息进行检测。在制作时 ,通过适当改变干涉臂长差可方便地调整测量范围和检测分辨率 ,具有较大的灵活性。以两种不同的比较运算的方法消除系统功率起伏对测量结果的影响 ,都得到了较好的结果。采用该检测方案进行了光纤布拉格光栅温度传感实验 ,得到了± 10 pm的波长测量精度。