用于痕量检测微弱信号提取的锁相放大电路设计及实现

在分析了现代微弱信号检测的研究技术的基础上,设计了一种基于AD630芯片的锁相放大器电路,利用锁相放大器芯片内部的锁相与乘法功能,对参考信号与探测信号进行处理,实现了信号的锁相放大,通过合适的积分电路,实现了锁相放大器的设计。文章还对微弱信号的前置放大电路进行设计,从而提高了整个锁相放大器电路的整体性能。该电路成功应用于光纤痕量气体检测中,并实现了0.0001%浓度量级的一氧化碳痕量检测,提高了检测灵敏度,效果明显。

基于光纤气体检测技术的煤矿自然发火预测预报系统

分析了近红外光谱吸收式气体检测的基本原理以及煤矿采空区自然发火特征气体的选择,通过使用近红外激光光谱吸收式光纤气体传感器对采空区火灾特征气体浓度检测,报道实现了一套基于多种气体参数的火灾预测预报系统。系统使用分布反馈式半导体激光器(DFBLD)作为光源,光源驱动为低频锯齿波信号叠加高频正弦波信号,通过锁相放大器实现信号提取。根据采空区三带静态分布理论,给出了判断采空区自然发火危险程度的判定方法。该系统全部使用光纤进行井下信号传输和气体检测,使得检测精度更高,不带电工作,实时性更强,系统更加稳定可靠。

风力发电中全光纤风速传感器及制作工艺研究

为了实现风力发电场多点、远程风速检测,便于测量和风场风速物联网的构建,采用风杯来调制光纤布喇格光栅的方式,设计了一种全光纤风速传感器,通过光纤光栅波长的变化频率可以求出对应风速值,并对传感器设计结构进行了说明,介绍了传感器的制作封装工艺以及相关的设备和实验数据。结果表明,传感器运行稳定可靠,测量误差不超过0.16m/s,适合于风电场的多点大容量风速监测,对风力发电实际应用具有重大意义。

用于大坝边坡监测的光纤测斜仪设计与应用

采用光纤Bragg光栅设计了一种用于大坝边坡监测的测斜传感器,实现了大坝边坡的实时远程在线监测功能。对光纤测斜仪传感原理、传感器机械结构、传感单元的安装等技术细节进行了深入详细描述,传感器角度测量精度达到0.15°,系统波分复用传感器数量达到20只。该技术在多家尾矿库大坝安全监测中得到应用。

分布反馈光纤激光器封装工艺

分析了分布反馈光纤激光器的声波敏感机理,发现阻断"弦"结构对声振动的传递和响应是隔声隔振封装工艺的关键.根据分析设计了一种主体为弧形中性轴线槽的封装结构,分布反馈光纤激光器有源相移光栅在一定预拉力下粘结固定在封装结构的槽中,光栅各点均贴附在弧形平面上.实验结果表明,这种结构有效消除了声致弯曲等效应的影响,使激光器窄线宽特性在外界声波和振动冲击下能够得到良好保持.同时,实现了激光波长大范围的温度调谐,波长温度调谐系数由10 pm/℃提高到30 pm/℃以上,且激光器输出性能稳定.

光纤光栅应变传感系统在船舶结构监测中的应用

介绍了一种光纤光栅应变传感系统在船舶结构监测中的应用。首先设计了贴片式的光纤光栅应变传感器,采用无胶化封装,具有良好的线性和重复性。然后搭建了基于非平衡MZ干涉仪的PGC解调系统,实现了船体应变信号的高精度实时解调。最后介绍了传感器的施工工艺和流程,并对传感系统采集到的结构应变数据进行了分析。研究成果对光纤光栅应变传感系统在船舶结构监测中的推广应用具有工程指导意义。

中医脉诊的模糊数学处理方法研究

本文针对中医脉诊特征信息处理,研究了模糊数学算法在中医脉诊客观化分析中的应用。通过剖析传统分析方法在中医脉诊中的局限性,给出了模糊数学算法引入的科学根据,并结合实际临床数据,验证了模糊数学算法引入的正确性。

一种响应平坦的宽带高灵敏度分布反馈光纤激光水听器

采用聚氨酯材料制作的梭形结构对分布反馈(DFB)光纤激光器进行封装,在驻波管校准声场对其进行测试,由OPD4000相位解调仪精确测量光纤激光水听器的相移量。通过测试和数据分析,得到1 kHz处DFB光纤激光水听器的相位-声压灵敏度为-122.6 dB re rad/μPa,相当于3.8 nm/MPa;在10 Hz～10 kHz整个频段内频响曲线非常平坦,波动小于±9 dB,并且信噪比与标准压电水听器相当。

海水盐度光学检测技术研究进展

在一定温度条件下,海水的盐度与其折射率之间存在线性对应的关系,因此通过测量海水折射率可以推算出其盐度。详细介绍了几种利用光学方法测量液体折射率,从而间接检测海水盐度的技术,主要包括光纤光栅传感检测法、表面等离子波检测技术和利用几何光路折变计算折射率的检测技术,重点分析了各种方案的传感器结构、工作原理、影响测量精确度的因素,以及在实际应用中存在的问题,最后对光学技术在海水盐度实时检测中的可行性进行了展望。

光纤分布式地震波探测系统及其布设优化研究

应用光纤分布式声波检测与干涉探测技术,设计了一种用于油气勘探开发的光纤分布式地震波探测系统,并在埋地布设的基础上提出光缆附加尾椎的布设优化方案。野外现场测试结果表明,系统能够完整探测到地震波沿光缆的分布情况,波形特性与传统电子动圈传感器相似,埋地式布设最远探测距离20 m,尾椎式布设最远探测距离10 m,该研究为系统的实际应用提供了必要的理论和实验依据。

最小二乘曲线拟合在光纤光栅波长解调中的应用研究

本文在分析光谱解调中心波长检测的基础上,从最小二乘法基本原理出发进行曲线拟合,结合实验数据实例,构造一个最佳通用多项式光谱拟合模型,再利用得到的函数关系实现对乙炔吸收光谱中各中心波长的曲线拟合与仿真,降低中心波长飘移,提高检测精度。

光纤扰动入侵监测系统的设计

当光纤受到扰动时,通过光纤中的光将发生强度、振幅、或相位等变化。通过检测这种光的变化量可以探测外界的入侵行为。基于马赫-曾德尔干涉原理设计了一种新型干涉式光纤入侵监测系统。通过光纤对入侵者的振动敏感,实现对入侵准确定位。通过差分检测提高了检测灵敏度,从而实现相位变化的解调。该系统结构简单,检测灵敏度高,抗电磁干扰能力强,可以实现远程监测。

基于紫外吸收光谱的违规烟草贩运车辆定位仪的设计

针对目前烟草市场私烟和走私烟大量存在,而稽查违规烟草贩运缺乏必要检测手段的现状,本文基于智能光纤传感技术研究了一种判断运输违规香烟车辆的监测系统。依据烟草中含有的尼古丁挥发气体在紫外波段具有较强吸收,使用紫外LED作为光源,由尼古丁紫外吸收光谱,可以定性判断出挥发于空气中的尼古丁含量。并用滤波片滤除不必要的其他波段的紫外光,可以减少其它气体交叉干扰,提高检测灵敏度。该系统对于协助烟草缉私人员对重大可疑车辆进行有重点地拦截检查,减小扰乱普通车辆运行,规范烟草市场的发展具有重要的意义。

光谱法瓦斯检测用激光器温控电路的设计

讨论了光谱吸收法瓦斯检测系统中半导体激光器温度控制的必要性,提出了一种基于ADN8830的高性能高稳定性半导体激光器温度控制电路的设计方案,能够实时监控激光器的温度,以稳定激光器的输出功率和波长。与传统的分立元件设计方法相比,大大简化了电路设计。实验结果表明,该温控电路具有良好的性能,激光器的温度控制精度达到±0.02℃。

应用于风力发电的全光纤风速传感器及其传感网研究

本文设计一种全光纤风速传感器结构,传感器采用风杯来调制光纤布拉格光栅,因此通过光栅波长变化频率可以对应出不同的风速。传感器通过串联、并联构成的覆盖整个风场的传感网也在本文中详细介绍。由于采用波分复用技术带来的大容量优势,系统非常适合于在大型风力发电中应用。系统可以构建物联网来促进风力发电效率和安全性能。本文对传感器设计结构进行了详细说明,并给出了相关的设备和实验数据。

光纤瓦斯气体检测系统中光源的驱动电路分析

全光纤光谱吸收式煤矿瓦斯气体检测系统通过在近红外波段对瓦斯气体吸收光谱分析，利用光谱吸收法实现了煤矿瓦斯浓度测量。本系统采用分布反馈式半导体激光器DFB（Distributed Feed Back）作为系统光源，由于DFB激光器的光强和中心波长与注入的电流和结温有关，因此为了保证光源的稳定性并能实现中心波长的调制，系统采用电流可调的恒流源作为光源的基础驱动，同时采用温度控制电路调节光源的结温，实现对光源中心波长的调节和光源的稳定性控制。由于检测信号很弱，为了消除光源的干扰噪声，提高系统的监测灵敏度，系统采用调制吸收系数法测量气体浓度，通过锯齿波对光源的频率进行调制，实现对气体吸收系数的调制。本文给出了DFB激光器的驱动、温度控制和调制电路，试验证明该电路能满足瓦斯监测系统在煤矿现场的应用要求。

矿井光纤物联网云连接平台技术的研究

针对煤矿矿井安全检测中光纤传感器系统存在光纤传感器难于融合的问题,首次提出并设计了通用的光纤传感物联网接口,通过光电检测技术、嵌入电子以及通信技术实现光纤传感与物联网通用云连接平台设备的构建,使得大多数光纤传感器通过该云连接平台互相通讯,互相融合,构建起一个用于煤矿安全监测的矿井光纤物联网,提高煤矿安全检测水平。

一种应用于脉冲激光测距系统的宽动态-高速接收电路

为提高脉冲激光测距系统的测距精度,采取对APD偏压和放大器增益双重控制的方法设计了一种用于脉冲激光测距系统中的接收电路。模拟仿真结果表明,此电路能接收80 dB宽动态范围的回波功率,实现了0.5～2 V的有效电压输出,仿真得到此电路的有效带宽为58 MHz。测试结果表明此设计有效可行。

光纤痕量气体检测系统的研究

基于气体对某一特定波长激光的吸收特性,利用调制技术及扫描技术,通过锁相放大检测二次谐波分量,实现了痕量气体的检测。实验结果表明,该系统灵敏度高,稳定性强,能适应气体检测的实用化。

采用后向瑞利散射空间差分的周界安防分布式振动监测（英文）

提出了应用于周界安防的基于后向瑞利散射光空间差分干涉的光纤分布式振动传感监测方案。环境振动信号引起传感光纤的相位变化,含有相位信息的后向瑞利散射信号注入到非平衡迈克尔逊干涉仪,实现了后向瑞利散射信号的空间差分干涉,光纤分布式振动传感监测完成相位信号的解调,提高了系统的灵敏度。该系统能够实时监测入侵者的行走路线和速率以及模拟挖掘的距离的判断,实现了15 d B的信噪比以及35 m的探测距离。