基于轴承和柔性铰链的布拉格光纤光栅加速度计

为实现中高频振动信号的测量,本文设计了一种基于轴承和柔性铰链结构的光纤布拉格光栅加速度传感器。首先,基于理论力学模型推导出其固有频率、灵敏度与结构参数的数学模型,然后进行结构优化设计,并制作了传感器实物。在此基础上,对所设计传感器动态特性进行有限元仿真和实验测试。研究结果表明:传感器工作频率为10~1200 Hz,加速度灵敏度达17.25 pm/g,测量误差小于0.3 g,线性度大于0.99,重复性误差为2.33%,且能实现温度补偿。

一种基于布拉格光纤光栅测量湿蒸汽两相流湿度场的新方法

在论述 Bragg 光纤光栅传感测试技术独特性能的基础上,提出了一种基于 Bragg 光纤光栅传感技术测量湿蒸汽两相流湿度场的新方法。重点对光纤光栅测量湿蒸汽两相流湿度场以及温度场的机理进行研究,对实验系统装置的构建作了详尽的描述。讨论光纤光栅的湿增敏机理、湿敏材料的选择和涂覆方法,并对测量的影响因素和误差进行分析。该测试新方法将能解决湿蒸汽两相流中湿度的动态、准分布测量的技术难题。

布拉格光纤光栅解调技术综述

基于抗干扰能力强且能实现准分布式传感的布拉格光纤光栅传感器,针对与其应用至关重要的解调技术,从高精度解调静态信号和实时高速解调高频信号两个方面进行解调特性综述。从测量领域和软硬件设计两个维度对现有解调技术进行分类,帮助相关人员更好地选择与被测对象匹配度较好的解调技术。

金属直接连接的布拉格光纤光栅应变测量方法

为了简化应变传递环节,提高应变传递的长期稳定性,提出了一种将布拉格光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)器件与被测物利用金属化连接技术直接连接的应变测量方法。提出了金属化直接连接FBG应变测量结构,分析了金属化连接技术的基本原理与技术流程。根据弹性力学控制方程,建立了金属化连接材料优选的应力传递模型,仿真分析了不同金属连接材料对应变传感性能的影响,证明了金属化直接连接方法的理论优越性。利用金属铅作为金属连接材料将FBG固定在一根7 mm的钢丝上,进行了应变传感性能评价试验,试验结果表明FBG输出中心波长与拉力之间存在较好的线性与重复性关系,线性度达到0.999以上,应变传递系数可维持在0.98,该试验结果与理论分析结果 0.982 8较为接近,证明了理论模型与连接技术手段的正确性与可行性,表明金属化连接的FBG应变测量方法具有优越的应变测量能力。

布拉格光纤光栅测量湿蒸汽两相流温/湿度的理论数学模型

基于布拉格(Bragg)光纤光删(FBG)测量湿蒸汽两相流温度和湿度的物理模型,推导测量湿蒸汽两相流温度和湿度的数学模型,设计了新颖的测量结构和实验系统,并进行了分析。在同一光纤两段区域上写入不同中心反射波长的FBG,在一处FBG外面涂覆了湿敏材料(如PI材料),增强其感湿能力,把湿敏材料吸湿后发生湿膨胀引起的膨胀量当作产生湿应变来处理,同时还引入了湿敏材料与FBG的界面粘接系数,得出由于温度和湿度变化湿敏材料产生的应变使FBG波长发生漂移;把另一处FBG封装在温敏材料(如铝材料)中,只感受温度的响应,通过热应变对FBG作用,波长发生漂移,从而推导出测量的理论数学模型。

基于布拉格光纤光栅测量湿蒸汽湿度的基础理论与前期试验研究

提出一种基于布拉格光纤光栅(fiber Bragg grating, FBG)传感技术测量湿蒸汽湿度的新方法。在理论推导FBG测量湿度模型的研究基础上,利用FBG涂敷湿膨胀材料的技术,把测量湿度的问题转换为FBG测量微应变的技术问题。建立悬臂梁振动频率测量装置,采用FBG精确地测出了前4阶振动频率,与加速度传感器(AT)和振动及动态信号采集分析系统(CRAS)等不同方法进行了对比试验,测量结果吻合。对FBG的粘贴位置、激励位置等也进行了试验研究。试验结果证明FBG对悬臂梁微应变(振动)测量有很高的精度和动态特性,且试验的可重复性很好,为下一步测量湿度的试验研究奠定基础。

980nm半导体激光器双布拉格光纤光栅波长锁定器

提出了优化由两个均匀布拉格光纤光栅组成的980nm半导体激光器波长锁定器的方法以满足光纤放大器对半导体激光器的性能要求。运用耦合模理论推导了双布拉格光纤光栅(FBG)的透射率和反射率的解析表达式和波长锁定器增益方程。研究了两光栅之间的距离、光栅到激光器前端面的距离、光栅折射率、光栅折射率周期、光栅栅长和温度对激光器增益曲线的影响,并通过优化这些参数来达到最佳的锁模性能。测量了带双FBG波长锁定器的非致冷半导体激光器的输出光谱和出纤功率。实验结果表明:高功率非致冷980nm半导体激光器在0～70℃时的波长漂移为0.5nm,边模抑制比达45dB以上,半峰值全宽度<1nm。经优化设计的980nm半导体激光器FBG波长锁定器可满足光纤放大器对非致冷半导体激光器大功率、长寿命、高可靠性、小尺寸等性能的要求。

一种布拉格光纤光栅加速度传感器

本文介绍了一种基于布拉格光纤光栅 (FBG)的加速度传感器设计。为了克服等截面悬臂梁的局限性 ,该设计采用等强度悬臂梁的形式。结果表明 :该种光纤加速度传感器具有良好的稳定性和较高的分辨率 (0 .0 0 5g) ,适合海洋平台等大型工程结构的加速度测量。

长周期光纤光栅-布拉格光纤光栅多波长解调

提出了一种长周期光纤光栅(Long Period Fiber Grating,LPFG)-布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)多波长解调方法。FBG能够反射LPFG透射光,FBG中心波长的漂移会引起反射光功率的变化,进而改变光电转换电压,从而实现电压对中心波长的解调。由于LPFG的带宽很宽,而FBG的带宽很窄,进而一个LPFG可以实现对多个FBG的解调。实验结果表明:FBG的中心波长和光电转换后的电压有良好的对应关系。该解调方法结构简单,测量精度高,能够实现对温度、应力等参数的多点测量。

布拉格光纤光栅反射和色散谱特性的研究

采用模式耦合理论给出了描述光纤光栅特性的理论模型，分析了布拉格光纤光栅的反射和色散谱特性，并利用数值模拟方法研究了光栅的结构参数优化设计的方案。

布拉格光纤光栅及其在火箭状态监测中的应用探讨

针对火箭状态监测系统中需监测的状态参数多、测量点分布广、抗电磁辐射要求高等特点 ,探讨了采用布拉格光纤光栅传感器(FBG)构成全光纤型、多参数、分布式传感网络的可行性 ,给出了FBG传感网络中的光信号发射、传感以及信号解调与数据处理等模块的具体构成 。

基于非均匀取样布拉格光纤光栅Interleaver的设计

对于光纤通信领域有限的带宽资源,波分复用与解复用器件Interleaver是未来密集型波分复用(DWDM)光纤通信网中的关键器件。为此结合非均匀取样光栅Interleaver的基本设计原理,运用耦合模理论和矩阵传输方法对非均匀取样光纤布拉格光栅的传输特性进行了数值模拟计算,并设计了信道间隔为0.8nm的设计实例,反射谱峰值均匀达到80%～95%,传输通道间隔稳定均匀,时延和色散均匀,时延抖动小于200ps。

一种新型布拉格光纤光栅色散补偿器

介绍一种基于传输型布拉格光纤光栅的新型色散补偿器．从均匀布拉格光纤光栅的场强传输函数出发，在讨论光纤光栅传输与色散特性的基础上，研究了这种传输型色散补偿器的工作机理，并通过三阶色散近似，得到了最佳脉冲压缩比与品质因素的关系．

布拉格光纤光栅传感器的温度响应研究

在非均匀温度分布的作用下 ,布拉格光纤光栅的主要参数有效折射率和光栅周期都会发生非均匀的变化。同均匀温度分布相比 ,光纤光栅的反射光谱结构会发生变化。在光波导模耦合理论的基础上 ,建立了布拉格光纤光栅在非均匀温度场下反射谱的分析数学模型 ,利用龙格 -库塔法对其进行数值求解。给出了几种典型温度分布下的布拉格光纤光栅反射谱 。

基于布拉格光纤光栅的结构体变形监测

对大坝、隧道等结构体外部变形监测的手段较多且成熟,但对其内部的变形监测手段因为电类传感器、全球定位系统等应用的局限性,目前还难监测或者监测的成本昂贵且精确度不高。针对这个问题,利用布拉格光纤光栅,采用可调谐匹配光纤光栅法,设计了可远程控制的具有温度自补偿功能的动态变形监测系统。系统的分辨力为100 nm,非线性误差为150 nm,实验证明该方法用于结构体的内部变形监测不仅可行,而且成本较低,结构简单,灵敏度高,适合结构体内部变形监测的需要。

桥梁施工过程的布拉格光纤光栅安全监测技术

为了安全可靠地建好每座大跨桥梁,就要对每座桥的施工过程进行安全监测,传统的安全监测方法是采用电测技术,由于抗电磁干扰性差等原因,测试的数据真实性差。笔者在布拉格光纤光栅的传感原理、室内悬臂梁试验和埋设工艺的研究基础上,成功地在黑大公路牛头山大桥上布设了布拉格光纤光栅应变传感器,为对比布拉格光纤光栅的监测结果,埋设了应变砖测试混凝土的应变,监测了该桥预应力混凝土连续梁先简支后连续施工的全过程,施工监测结果表明:布拉格光纤光栅监测大桥施工结果准确、稳定和可靠,同时证明该光纤光栅测试技术可以用于桥梁施工过程的安全监测且结果明显好于传统的电测技术。

取样布拉格光纤光栅的谐振方程

利用傅里叶变换和耦合模理论得到了取样布拉格光纤光栅的谐振方程,确定了其多谐振峰的位置。这一方程与光栅的周期和取样周期有关,它们共同确定了各反射峰的中心波长,与取样时的占空比、光栅长度和耦合系数没有关系。将谐振方程确定的谐振峰位置和传输矩阵得到的结果进行了比较,二者是一致的。利用谐振方程可以方便地得到取样布拉格光纤光栅的反射峰间隔。本文的结论对研究、设计和制作取样布拉格光纤光栅具有参考意义。

线性啁啾布拉格光纤光栅的优化设计研究

根据线性啁啾布拉格反射光纤光栅的一般原理，探讨了不同啁啾系数、准高斯耦合函数对布拉格反射光栅的反射率及色散补偿特性的影响，结果表明增大啁啾系数以及选取适当的准高斯耦合函数在保证反射率较大的情况下，能有效地改善色散补偿特性，并建立了设计反射率增益高、色散补偿幅度宽且平坦的线性啁啾布拉格光纤光栅的优化设计思想．

平均折射率区域变化对布拉格光纤光栅传输特性影响的分析

本文利用子结构分析方法分析了在某一区域折射率发生微小变化的布拉格光纤光栅的特性,讨论了光栅透射谱随折射率变化量、折射率发生变化的区域长度及其位置的变化关系.

基于保偏光纤马赫曾德干涉结合布拉格光纤光栅的折射率传感器(英文)

为了能同时测量折射率和温度,提出了一种基于保偏光纤马赫曾德干涉仪结合布拉格光纤光栅的折射率传感器。保偏光纤在两个单模光纤之间通过错位熔接形成马赫曾德干涉仪,布拉格光纤光栅连接在马赫曾德干涉仪的输出端用作温度补偿。实验结果表明保偏光纤快轴和慢轴两个正交模式的干涉谱随着折射率的变化而变化,当折射率范围在1.3426到1.3692时,快轴和慢轴方向上的灵敏度分别为-118.38 nm/RIU和-80.02 nm/RIU。当折射率在1.3692到1.4191时,快轴和慢轴方向上的灵敏度分别为48.3 nm/RIU和25.75 nm/RIU。同时通过测量布拉格光纤光栅谐振波长的偏移量,折射率和温度能被同时测量。