双Mach-Zehnder光纤干涉传感系统中的偏振衰落控制

针对偏振衰落现象导致信号关联的二义性使分布式双Mach-Zehnder光纤干涉传感系统难以实现高精度定位的问题,提出了一种控制偏振衰落的方法来保持系统检测信号的稳定性。利用系统的偏振模型分析了偏振衰落的来源,指出传感光纤偏振特性的不一致使系统检测信号对输入偏振态敏感是造成信号相关性恶化的根本原因,据此提出控制输入偏振态、搜索偏振态工作点的抗偏振衰落思想。在此基础上通过分析输入偏振态的两个参量对信号相关系数的作用进一步明确了偏振控制对算法的要求,并利用模拟退火算法进行了验证。现场实验表明,该算法可快速搜索偏振态工作点,持续稳定系统检测信号的相关性;结果证实了提出的偏振衰落控制方法可行且有效。

光源相位噪声对干涉传感系统信噪比影响分析

以窄线宽光纤激光器为光源,基于马赫-曾德干涉仪,利用相位载波零差解调技术,通过在信号臂上改变光纤延迟线的长度,对大光程差干涉系统中光源相位噪声对系统信噪比的影响进行了分析。结果表明,窄线宽光纤激光器对光源相位噪声有较好的抑制作用,但当光程差很大时,光源相位噪声对系统信噪比仍有一定的影响。

基于最小二乘法的光栅干涉传感细分误差校正研究

针对纳米级分辨率光栅干涉传感中存在的细分误差问题,对光栅干涉传感的细分原理、传感信号中的噪声以及非线性误差等方面进行了研究。采用数字细分方式,对传感光电信号进行了数字滤波处理以降低噪声信号干扰,对传感信号中存在幅值波动、直流电平漂移以及相位非正交性等缺陷建立了非线性误差模型,并基于最小二乘原理提出了一种非线性误差修正方法;利用纳米二维定位平台对光栅干涉传感系统进行了测试。研究结果表明:在50 nm步距以及200 nm步距两组等位移量连续测量的测量列中,非线性误差修正后测量列的标准差较修正前均有显著的降低,说明光栅干涉传感信号经非线性误差修正处理后可以较明显地校正细分误差,提高细分精度。

非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器的温度特性

介绍了非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器的结构及制作方法。通过Matlab仿真研究不同腔长及反射率对非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器干涉谱的影响,建立了非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器的温度传感模型。对不同腔长及不同反射率的非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器进行温度对比实验。结果表明,短腔的非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器的温度灵敏度高;镀钯金膜的非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器可较好地避免温度对其干涉谱的影响,具有温度补偿的作用。

干涉型光纤传感系统的信号处理

根据干涉型光纤传感系统信号的特点,比较分析了数字滤波、小波去噪等方法的去噪效果及影响因素,同时,利用小波包能量分析方法,深入分析采集信号的特征向量,定义了线路状态检测指标,研究了各类振动的特征差异。

干涉可见度波动对PGC解调传感器结果的影响分析

干涉型光纤传感器在军用探测、航空航天等许多领域都有广泛的应用前景。直接调制光源频率(Frequency Modulation,FM)的相位生成载波(Phase Generated Carrier demodulation,PGC)PGC解调方法干涉型光纤系统的重要解调方式解调方法是干涉型光纤传感系统的重要解调方法。本文从解调结果的线性度和谐波抑制比(Harmonic Suppression Ratio,HSR)两方面分析了干涉可见度波动率对的的影响。分析结果表明随着干涉可见度波动的增大,解调结果线性度变差,解调结果HSR(Harmonic Suppression Ratio)降低。当解调信号幅度为1rad,光源伴生调幅为0.1,光频调制深度为2.63时,如果系统容忍线性度误差不超过1%,则可见度波动应控制在±8%;如果保证系统解调结果HSR不低于50dB,则可见度波动应控制在±9%。

光纤传感中的受激布里渊散射效应

受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)作为光纤中重要的非线性效应,对光纤传感系统有重要影响.在远程干涉型传感系统中,SBS增加系统相位噪声,导致传感系统探测灵敏度降低,因此研究其抑制技术十分必要.此外,SBS也是一种重要的传感手段,可用来实现分布式温度或应变测量,因而基于SBS的分布式传感技术受到广泛关注.因为基于SBS的超窄线宽激光器具有独特的性能,所以在相干传感系统中的应用前景较好.该文阐述了SBS对干涉型传感系统的影响,分析对比几种SBS抑制技术,介绍了布里渊光时域分析计的主要指标及几种提高系统性能的技术,最后介绍了超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器的研究现状.

可应用于航天测量的传感器PGC解调关键参数误差分析

干涉型光纤传感器在军用探测、航空航天等许多领域都有广泛的应用前景。直接调制光源频率(Frequency Modulation,FM)的相位生成载波(Phase Generated Carrier demodulation,PGC)解调方法成为干涉型光纤系统的重要解调方法之一。FM调频深度、一倍载波信号相位延迟、二倍载波信号相位延迟等关键参数均会对系统性能造成不利影响。本文从解调结果线性度和谐波抑制比(Harmonic SuppressionRatio,HSR)两方面分析了关键参数误差对解调结果性能的影响。分析表明调制深度C对参数误差的贡献最大,是影响解调性能的主要因子。相对而言,一倍/二倍载波信号相位延迟对解调结果性能影响较小。PGC解调结果线性度和谐波抑制比均受调制深度、载波信号相位延迟等的影响。参数误差每增加一倍,谐波抑制比约下降6dB。

输电线路运行状态光纤感知研究与展望

电力线路是电能输送的载体,是电网的基础,对电力线路进行状态监测有利于提高电网运行可靠性。相比于光纤传感具有远距离、分布式、无源等多个优点,在电力线路监测领域发展迅速。为加快输电线路光纤状态监测技术的发展,系统评述了多种不同的光纤输电线路状态监测技术,提出了未来的研究重点及思路。首先,介绍了光纤布喇格光栅传感、光纤分布式传感、光纤干涉传感的测量原理,对比了不同光纤传感技术的优缺点和适用条件。其次,重点阐述了光纤传感器在架空输电线路与高压电缆状态监测领域的研究进展,梳理了现有研究对输电线路静态、低频及高频状态量感知的研究脉络和测量效果。再次,结合输电线路运行状态监测需求,重点分析了现有技术尚未攻克的难点问题。最后,阐述了研究的关键点和未来的研究方向,期望对输电线路的数字化转型发展提供参考。

分布式光纤传感技术研究和应用的现状及未来

我国大型基础设施的建设规模已多年位居世界之首,分布式光纤传感技术(DOFS)作为大型基础设施健康状态实时监测最有潜力的技术,近年来得到了迅速发展。针对DOFS在技术和应用的突破上面临的挑战,在介绍DOFS各技术基本工作原理、发展历史、现状以及典型应用原理和方案等的基础上,对其工作新机理、系统设计方案、研究发展方向等进行了阐述和讨论。

一种Fabry-Perot干涉式光纤温度测量系统

分析了温度对相位的调制作用以及Fabry-Perot干涉结构检测相位变化的原理,提出了一种具有高灵敏度、高分辨率的相位调制型全光纤结构的测温控制系统.

基于Michelson干涉仪的高灵敏度光纤高温探针传感器

提出了一种简单的高灵敏度的光纤高温探针传感器,该传感器由一小段多模光纤和一端镀有银膜的单模光纤熔接而成.由于单模光纤和多模光纤的纤芯直径不同,当光波从多模光纤传输至多模光纤和单模光纤的熔接端面时,一部分纤芯光耦合进包层,因为单模光纤纤芯的折射率和包层的折射率不同,不同模式的光经过银膜反射后在多模光纤内重新耦合进单模光纤,最终形成干涉.随着外界温度的升高,干涉谱峰值会向长波方向漂移.实验结果证明这种传感器在470℃—600℃范围内具有很好的稳定性,线性度达99.7%,灵敏度为120pm/℃,可作为远距离反射型探针温度传感器,在石油探测和油气田开发等领域有着广泛的应用前景.

干涉型光相位传感系统信号频率特性的研究

从光学相干理论出发,通过分析传感系统输出信号的形成过程,揭示了系统输出光电信号的频率特性与传感信号特征的关联。研究表明,光电信号的频率不仅与外部振动的频率线性相关,而且与其振动强度呈非线性增长关系,理论预测与实验结果相吻合。

干涉型光纤传感信号去噪方法的研究

针对干涉型光纤传感信号的特点,采用数字滤波和小波去噪两种方法对干涉信号进行了消噪处理,并对去噪效果进行了比较和分析。结果表明,截止频率为4 kHz,阶次为3的Butterworth低通滤波器和Birge-Massart阈值小波去噪算法在干涉型光纤传感系统中有较好的使用价值。

多功能光纤传感干涉电子测量仪的检测电路及特点

研究和讨论了多功能光纤传感干涉电子测量仪，在对微弱信号，如：弱磁场、应变、水声等多种参数检测应用的电路方案选择及特点。

L-天冬酰胺酶B细胞表位研究

采用ELISA竞争抑制法和光学干涉生物传感器试验对预测的7个段肽进行抗原性鉴定。结果表明7段合成肽中,f（192TPARKHTS199）和g（280AKNGTA286）肽段抗原性较强。研究探索了光学干涉生物传感器在B细胞表位研究中的应用,为进一步抗原位点精细定位打下良好的实验基础。

基于超弱光栅阵列的管道泄漏监测研究

针对长距离输水管道泄漏安全监测问题,采用干涉型分布式超弱光纤光栅阵列振动传感技术,构建一种非侵入式、安全可靠的管道泄漏实时在线监测系统,通过搭建模拟实验测试平台,对不同流速与压强条件下管道泄漏导致的振动信号进行测量和监控,实现不同管道泄漏特征的定性与定量分析。实验结果表明,该系统能够在线监测并及时诊断输水管道泄漏情况,对泄漏测量精度大于99%,且能准确定位管道泄漏位置及其泄漏流量。

基于蚂蚁算法的EFPI光纤传感器的腔长解调技术

为实现煤矿瓦斯浓度的准确检测,采用白光非本征F-P(EFPI)干涉光纤传感瓦斯技术,通过调节EFPI光纤传感器腔长去实现测量瓦斯浓度信息,利用蚂蚁算法对干涉光谱中的归一化的特定级次中谱峰点经过定位且结合了单峰和双峰的测量方式去实现腔长解调。

多模液芯光纤干涉的实验研究

本文介绍了多模液芯光纤干涉的一些性质,干涉条纹的最大可见度条件.给出了干涉传感的二种测量结果.

基于同步载波复原的干涉相位生成载波解调算法

为了有效消除载波延迟对相位生成载波(PGC)算法的影响,提出了一种基于同步载波复原的混频基频、二倍频信号生成方法,直接从干涉信号中提取出载波信息并进行同步载波复原。阐述了该方法的生成原理,并通过理论分析、数值计算与仿真解调等手段对相位延迟的影响进行了详细的分析。仿真与实验结果表明,基于同步载波复原方法获得的混频信号与干涉信号完全对齐,可以保证PGC算法实现稳定、精确的解调。