基于三次样条插值的光纤F-P传感器傅里叶变换解调研究

从傅里叶变换原理入手,对不插值傅里叶变换解调和高斯频谱插值方法的误差进行了分析.介绍了三次样条插值的原理,通过三次样条插值得到输出光强信号对光频率均匀采样光谱.从光纤F-P传感器的腔长由20μm以0.02μm步长匀速增加至120μm的仿真分析得出,经过三次样条插值后再进行傅里叶变换解调的精度相对频率插值法更高.在此基础上,采用美国Ocean Optics公司生产的USB2000型光谱仪和Melles Griot公司的17MAX600型光纤对准微动台(精度达0.01μm)搭建了实验系统并进行了对比实验.结果表明,基于三次样条插值的傅里叶变换解调方法误差在0.06μm以内.

信噪比与信号串扰对光纤法珀(F-P)腔传感器复用解调的影响

本文首先建立了双光纤法珀(F-P)腔传感器复用的仿真信号,然后利用相关系数算法进行解调,最后通过分析信噪比与信号串对复用解调的影响,得出了传感器复用中避免该影响所应采取的措施。

提高光纤F-P应变传感器输出信号质量的方法研究

光纤F P应变传感器输出信号质量的好坏直接影响解调精度 从光纤F P应变传感器的基本原理出发 ,针对光纤F P腔内损耗的问题 ,提出了用增加端面反射率的办法来弥补耦合损耗的影响 ;并通过理论分析、计算机仿真和实验对该问题进行了研究 实验表明 ,选用与F P腔固有的最佳反射率匹配的端面镀膜 ,对增加干涉图样的对比度 。

飞秒激光加工光子晶体光纤微型F-P传感器研究

利用飞秒激光脉冲在光子晶体光纤上熔切出微小矩形孔从而构成光纤法珀干涉腔,并对这种传感器进行了实验测试,在0～1500με的应变范围内,干涉条纹波长相对于应变的灵敏度为0.0036nm/με,线性度达0.9989.在-20℃～100℃其温度系数为0.958nm/℃.利用飞秒激光在光纤上加工F-P腔方法简单,能够实现光纤F-P腔的规模化批量制造.

一种光纤F-P声发射传感器的设计与实现

为克服压电陶瓷传感器易受电磁干扰、不能实现长期实时检测的缺点,提出了光纤非本征F-P结构测量声发射信号的思想.对光纤非本征F-P腔声发射测量原理进行分析,提出了双波长的稳定方法,并进行了结构参量的优化设计,确定了合适的反射比、波长及F-P腔长.理论分析和实验结果表明:所设计的非本征F-P光纤声发射传感器具有良好的敏感性和高分辨率.

光纤F-P电流传感器

利用光纤抗电磁干扰、绝缘性好、体积小等特性,提出一种新型的光纤电流传感器。经比较,选择超磁致伸缩棒(Tb0.3Dy0.7Fe1.95)作为核心材料,对光纤F-P传感器实现电流测量的理论进行了研究分析,在解调方式上采用了相位解调法,建立了光纤F-P腔的数学模型,推导出电流检测理论公式,并进行了相关实验。

F-P光纤传感器的温度与应变传感特性研究

介绍了F P光纤传感器的基本原理及优点,并据此研制出F P光纤传感器。对所研制的F P光纤传感器的温度特性及应变特性进行了理论分析和对比试验研究。结果表明:试验结果和理论分析基本吻合,F P光纤传感器对温度具有天然的稳定性,对应变具有良好的线性度和灵敏度。因此,可处理单一信号,从而避免了多个信号的交叉敏感问题.

非本征光纤F—P传感器制作工艺

分析非本征光纤F-P传感器制作工艺上存在的问题,对传感器工艺制作进行了研究,设计了半自动光纤F-P腔调节工作台,利用光纤五维调节架对光纤进行插入和对准,提高了光纤F-P传感器制作的速度和质量。

基于光纤F-P传感器的激光超声测量虚拟仪器设计

传统超声检测仪器开发周期长,成本高,扩展性能差,已无法适应现代激光超声检测技术的发展。本文设计了非本征光纤F-P传感器,建立了基于光纤传感技术的激光超声测量实验装置,研制了测量材料物理参数的可视化虚拟仪器软件,采用峰值间距法实验测试了铜试样的声速和厚度。结果表明,光纤F-P传感器能有效用于超声信号的探测。开发的激光超声测量虚拟仪器测量材料物理参数时精度较高,测量材料厚度时,相对误差为3.67%,测量材料声速时,相对误差为3.79%,且界面友好,操作简单,实现容易,具有较强的灵活性。

腔损耗对光纤F-P腔传感器腔定位的影响分析

讨论了引起光纤F P腔干涉反射光损耗的因素,分析了光强损耗对腔定位参数的影响.实验表明,理论分析得到的腔定位参数值可以作为制作其它光纤F P腔传感器时的参考值.这种光纤F P腔传感器测量外界应变具有测量精度高、分辨率大、动态范围广、线性度好等优良特征.

非本征光纤F-P传感器制作工艺的研究

本文分析了非本征光纤F-P传感器制作工艺上存在的问题,对传感器工艺制作进行了研究,设计了半自动光纤F-P腔调节工作台,利用光纤五维调节架对光纤进行插入和对准,提高了光纤F-P传感器制作的速度和质量。

MEMS F-P干涉型压力传感器

为了满足工业、航天、国防等领域对微型化压力传感器的需求，提出了基于微机电系统（MEMS，Micro electromechanical System）技术制作的非本征型光纤法布里-珀罗（F-P）压力传感器，该传感器传感头由全玻璃材料构成。主要研究了MEMS技术制作全玻璃结构式压力传感器工艺，结合溅射、光刻、腐蚀等工艺在7740 wafer基底上制作出F-P腔体，利用低压化学气相沉积（LPCVD）的方法在基底上沉积一层40 nm的非晶硅作为中间层。通过阳极键合技术在温度400℃下完成玻璃与玻璃的键合，并搭建了该传感器的压力测量平台。实验结果表明：在压力线性范围0-400 kPa内传感器具有很高的重复性，达到0.3%。灵敏度达到1.764 nm/kPa；在传感器使用范围0-80℃内，热敏感系数为0.15 nm/℃。该传感器的研究对设计制作改善了该类传感器的热膨胀失配问题，对低温漂型压力传感器的研究有一定参考价值。

基于可调光纤F-P滤波器解调的分布式光纤光栅传感系统

提出并实现了一种可满足工程实用要求的波分复用光纤光栅传感网络解决方案,系统通过可调谐光纤F-P滤波器的连续扫描实现波长信号的解调.该传感系统扫描带宽50 nm,单点工作带宽5 nm,对一般应用系统每根单纤可设20-30个点,系统最高扫描频率200 Hz,分辨率5 pm(约5με或0.5℃).

基于F-P滤波器的光纤光栅解调和标定

探讨了基于F-P滤波法对光纤光栅波长解调和标定的方法。把信号电压整形为矩形脉冲信号进行解调和标定,用这种方法进行波长解调有很高的精度和稳定性,根据该方法设计的波长解调器已广泛应用于大型多点安全监测工程。最后,给出具体的波长解调和标定的实例,精度可达到±2 pm。

光纤光栅F-P解调技术及变尺度采样方法

针对武器装备系统的特殊性,提出采用F-P扫描法的光纤光栅解调技术,分析了F-P解调原理,提供了F-P腔的设计、选择方法,指出该方法在实现动态参数检测的困难,为降低电路设计上的难度,采用变尺度采样解决该问题。实验结果表明,该方法能够极大地降低每次F-P扫描时的采样数据量,提高采样数据的效率,可以使解调速度提高5倍以上而对精度没有影响。为光纤光栅传感技术在部队的应用和研究提供条件。

基于F-P扫描干涉仪的长周期光纤光栅传感解调系统研究

利用F-P扫描干涉仪的滤波特性,提出了一种可应用于长周期光纤光栅传感解调的新方法。即利用F-P扫描干涉仪对长周期光纤光栅的某一级透射谱进行波长扫描,通过探测器实现光电转换,电压比较器对滤波光束电压进行比较,检测最小电压,借助F-P驱动电压进行定标确定传感元的波长,实现信号解调。通过与光谱仪监测值进行对比,得到实验结果与监测值基本吻合,且具有很好的重复性。

反卷积法提高光纤光栅传感器解调精度的分析

通过对反卷积的理论推导的介绍,实现对光纤光栅传感器Bragg波长移动的法布里-珀罗(F-P)腔解调精度的分析。把从F-P腔解调出来的、分辨率降低的光功率谱经过已知传感光栅的光功率谱进行反卷积运算,得到一个与被测光纤光栅光功率谱更为接近的光功率谱,使得被测信号得以恢复,从而提高光纤光栅波长位移测量精度。

飞秒激光制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器

基于飞秒激光光刻技术,提出了光纤端面光刻制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的方案.该方案解决了传统飞秒激光制造光纤F-P传感器的平行度差的问题,制造了对比度超过20dB的高灵敏度和高分辨率的微型F-P光纤传感器件.该制造方法简单、参量可控,制作的器件可应用恶劣温度条件下应变的精确测量.

一种LPFG浓度传感解调技术研究

采用F-P可调滤波器对长周期光纤光栅的某级透射谱进行波长扫描,借助探测器和示波器对信号光波在驱动信号周期内所形成的负脉冲间隔进行测量,实现信号解调。利用此系统对蔗糖溶液浓度从0到饱和进行测量,测得系统传感灵敏度的实验值为0.02 ms Lg-1。

SAGD高温油井光纤F-P测压系统研究与应用

针对SAGD高温高压油井的测量环境,设计研制了基于光纤非本征型F-P腔的波长解调型光纤压力传感器系统。该系统采用激光熔接制作的光纤F-P传感头,具有测量动态范围大、温度敏感性小、耐高温和长期工作稳定等优点。F-P测压系统已成功应用于SAGD油井压力实时连续监测,为SAGD开发提供了重要依据。