数字式干涉型光纤传感器条纹细分辨向电路的实现

介绍了数字式干涉型光纤传感器高倍数条纹细分实现,针对由于基本辨向电路的辨向分辨率低限制了细分倍数的问题,提出了一种新的辨向电路.仿真结果证明,这种新的辨向电路能够实现高倍数的辨向分辨率,满足了数字式干涉型光纤传感器高倍数条纹细分实现的要求,且可适用于传统莫尔光栅细分技术.

基于L型轮辐结构膜片的窄频光纤F-P声波传感器研究

光纤声传感器被广泛应用在工业、医疗等领域。为了提高光纤F-P声传感器的性能,本文提出了一种L型轮辐结构的F-P传感膜片。膜片的厚度为15μm、梁宽度为0.5 mm、中心膜片的半径为1 mm。膜片由激光加工技术在304不锈钢上刻蚀而成。实验对1000 Hz下的传感器灵敏度进行研究,将传感器应用于光声池共振频率为1600 Hz的光声光谱气体检测系统中,并实现对50~100×10^(-6)的乙炔(C_(2)H_(2))气体浓度测量。实验结果表明,该传感器在1000 Hz下的声压灵敏度为25.4 nm/Pa,传感器可实现的最小可探测声压(MDP)为38.2μPa/Hz^(1/2)@1 kHz,声压信噪比为76.8 dB。实验所得到的光声光谱二次谐波信号的峰值与乙炔浓度呈现良好的线性关系,乙炔浓度的响应度为1.8 pm/10^(-6)。该传感器在光声光谱等单频声信号检测领域具有广泛的应用前景。

基于模间干涉的反射型全光纤液体折射率传感器

基于模间干涉原理设计并实验制作了一种反射型全光纤液体折射率传感器,该传感器是由一段无芯光纤熔接在两个单模光纤之间制作而成。其工作原理是由单模光纤和无芯光纤耦合点处激发出高阶模式,经过末端单模光纤端面的反射,在无芯光纤和单模光纤界面发生二次耦合,从而形成模间干涉。数据处理后可得,在氯化钠、甘油和蔗糖溶液中传感器有不同的折射率灵敏度,每种溶液分别为-104.14345dB/RIU、-153.91078dB/RIU和-95.40521dB/RIU。温度灵敏度为35.27pm/℃,温度在强度上的改变对折射率的测量影响非常小,相对于该波峰波长漂移量可以忽略不计,温度的串扰较小。所提出的传感器具有结构简单、机械性能优良和灵敏度高等优点,在液体折射率的监测领域具有一定的应用潜力。

基于数字信号处理的干涉型光纤传感器检测系统的研究与设计

本文基于数字信号处理技术,对干涉型光纤传感器数字检测系统进行研究与设计.分析了合成外差解调算法的基本原理,描述了检测系统的整体构架.重点讨论了采用DSP Builder技术对解调部分的设计,实现解调算法的数字信号处理和智能化数据传输接口并行工作,使系统实时、线性地跟踪到被测信号.通过实验测试,该解调系统的工作频带约为10 Hz^1kHz,具有较好的抗干扰性.

干涉型光纤传感器相位生成载波解调方法改进与研究

提出了基于干涉型光纤传感器的相位生成载波解调方法(PGC)的改进方法,通过算法上的改进和增加抗混叠滤波器,有效地改善了解调结果,并大大降低了系统的采样频率,结论对设计干涉型光纤传感器解调系统有重要的参考意义.

干涉型光纤传感器相位生成载波技术研究与改进

对干涉型光纤传感器的相位生成载波解调技术进行了研究.对PGC算法进行了数学推导和仿真计算,对数字低通滤波器进行了详细分析,给出了其影响PGC解调性能的原因及数字滤波器的设计方法.讨论了传感器干涉光强对PGC算法输出结果的影响,提出了改进的PGC算法,该算法可以有效的实现自动增益控制,消除干涉光强漂移对解调的影响,并大大减小由干涉光强引入的系统噪音;还可以在有限阶数低通滤波器的情况下,极大的增加系统可解调的大信号幅度,提高系统动态范围12dB以上.

干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术研究

本文对消除干涉型光纤传感器信号偏振衰落的偏振分集接收PDR(Polarization Diversity Receiver)技术进行了理论分析.通过三态PDR方式,对输出的最大有效幅度信号进行选取,能够避免传输光偏振态变化导致干涉信号完全衰落的现象,使干涉信号有效幅度在一定范围内变化.采用基于反正切计算的相位生成载波PGC(Phase Generated Carrier)解调技术的相位测量结果不受由于偏振衰落导致干涉信号有效幅度变化的影响.提出结合三态PDR方式和基于反正切计算的PGC解调技术消除偏振衰落问题的影响,实现干涉型光纤传感器中相位信号的理想解调.

干涉型光纤传感器PGC检测中AGC的研究

干涉型光纤传感器解调信号的幅度受多种因素的影响,干涉信号幅度的波动影响最大.自动增益控制(AGC)通过稳定干涉信号幅度来减少解调信号幅度的起伏.峰峰值型AGC虽曾在补偿偏振态的变化给解调信号带来的幅度起伏上起到过作用,但对干涉波形的不同不加区分,反而导致了解调信号的波动,存在原理上的缺陷.该文对此过程进行了深入理论分析,提出了AGC改进方案,构建了改进型AGC电路,并对改进型AGC进行误差分析,其误差比峰峰值型AGC小很多.

一种消除偏振衰落的干涉型光纤传感器

针对干涉型光纤传感器中使用单模光纤作为传感器件时,传输光偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号"偏振诱导衰落"问题,提出了稳定相干的保偏光路结构。该结构采用单模感应光纤与法拉第旋转镜组合,消除感应光纤偏振特性变化对干涉的影响。同时,通过干涉模块(IU)中使用保偏光纤并以π/2的方式焊接,使光路结构的其他部分均工作在保偏状态,获得稳定相干的保偏光路结构。实验结果表明,该方法能很好地消除偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号"偏振诱导衰落",使系统达到偏振稳定,干涉条纹可见度可达40%。

分布式干涉型光纤振动传感器实验研究

为实现无电磁干扰的小区周界安全检测,开发出了一种新型的分布式干涉型光纤振动传感器,基于M-Z光纤干涉型传感光路,采用干涉法检测光缆振动,构成小区光纤周界检测传感器,当传感光纤受到外界入侵扰动时,接收到的干涉条纹会产生明显的变化,从而给出周界安全预警。并分别以频率13.0678 Hz和20.012 Hz的三角波作为调制信号进行了实验研究,结果表明,分布式干涉型振动传感器非常灵敏,光缆受到轻微的触动,终端检测到的干涉波形就会发生明显的改变,很容易判断有无外界的入侵发生,对安全防范意义重大。

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.

干涉型光纤传感器直流相位跟踪检测系统的改进

对干涉型光纤传感器直流相位跟踪检测系统进行了分析和改进 ,通过在检测系统中加入简单的电路模块 ,使系统的幅频响应特性得到改善。建立了Michelson光纤干涉型传感系统 。

光纤Michelson干涉仪型折射率和温度同时测量传感器

基于Michelson干涉仪原理,制作了一种可同时测量折射率和温度的全光纤传感器。传感器由单模光纤和一段长度为5mm的细芯光纤错位熔接而成。对该传感器的折射率和温度响应特性进行理论分析,并在折射率和温度的变化范围分别为1.333 3~1.404 9和20~90℃的环境中对传感器的响应特性进行实验研究,结果表明,随着环境折射率的变化,该传感器输出光谱峰值功率的响应灵敏度为-41.10dB/RIU,而光谱峰值波长对折射率变化不敏感;随着环境温度的变化,该传感器输出光谱峰值波长的响应灵敏度为23.15pm/℃,而光谱峰值功率对温度变化不敏感。因此,通过同时监测传感器输出光谱的功率变化和波长漂移量,可实现折射率和温度的同时测量。该传感器制作简单,测量精度高,在生物医学领域有较好的应用前景。

激光加工硅片的膜片式法—珀干涉型光纤压力传感器

分析了多个反射面对单法—珀腔传感器光谱法解调的影响。为降低不参与形成法—珀腔的反射面的反射率以消除这一影响,利用Nd∶YAG激光加工系统在两面抛光硅片中的一面进行了表面纹理化处理。将经激光切割下的已表面纹理化的圆形硅片粘贴在中空玻璃毛细管一端,最后插入单模光纤并封装成非本征(EFPI)光纤法—珀干涉型压力传感器。进行了静态气压测试实验,结果表明:在40～240kPa气压范围内,传感器压力灵敏度为11.9 nm/kPa,线性度为1.51%。

干涉型光纤传感器相位载波解调技术研究

相位载波解调技术是用于光纤传感器中的一种重要的信号解调技术。简要说明了Mach-Zehnder干涉型光纤传感器的检测原理,对PGC解调算法进行了详细的理论分析,并用MATLAB搭建系统进行仿真,实现了传感信号的解调。对系统中的一些关键技术进行了讨论,重点分析了系统的动态范围上限,得到动态范围上限受低通滤波器、待测信号频率和载波频率的影响趋势,结论对于设计干涉型光纤传感系统有重要的理论指导意义和参考价值。

干涉型光纤传感器PGC解调算法的研究

相位生成载波解调(PGC)技术是一种广泛应用于干涉型光纤传感器的零差解调法。简要概述了PGC的定义以及调制原理,分析了几种解调算法,研究发现干涉信号幅度、调制深度会对解调结果产生影响。通过消除干涉信号幅度和调制深度的影响,可以减小解调信号的失真;并且,采用低阶次的混频载波可以减小采样频率。文中的结论对于干涉型光纤传感器的解调技术具有重要的理论参考价值。

基于嵌入式技术的光纤干涉型传感器智能控制研究

为了获得更优的光纤干涉型传感器控制效果,提出了基于嵌入式技术的光纤干涉型传感器智能控制研究。首先采用嵌入式技术分析光纤节点的覆盖性,构建了能量均衡控制目标函数,利用最大似然估计方法构建光纤节点汇聚链路模型,采用加权算法设计了光纤干涉速度切换器,根据切换器实现光纤干涉型传感器的智能控制。结果表明,本方法的光纤干涉型传感器智能控精度较高,平均为95.6%,使用了8.4 h将节点剩余能量消耗为0 J,可以均衡传感器节点的剩余能量,计算时间最短,平均为30.4 s。

Fabry-Perot干涉腔型光纤压力传感器

一、引言随着现代工业与科学技术的发展,对压力的测量提出了越来越高的要求。现已制成了各种类型的压力传感器。而具有不怕电磁干扰,可用于易爆场合等一系列优点的光纤压力传感器,则受到了人们的日益重视。压力传感器一般多为令待测压力作用在能发生弹性形变的弹性体上,由测定弹性体的形变来确定压力。这种形变一般表现为微位移。显然,测量微位移的有效方法是应用光学干扰仪。我们在参考Elric W.Saaski 等人工作的基础上,根据现有条件研究了透射式Fabry-Perot 干涉腔型的光纤压力传感器。

干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术的研究

干涉型传感器的输出会出现偏振诱导信号衰落现象.根据偏振态可以为任意情况,对消偏振衰落技术进行了理论分析和仿真研究.得出了采用对n路检测信号进行平方取和的方法时,n≥3的情况下,输出最小值与最大值之比恒为1/3的结论.提出了在实际中选择n=3为合适取值.

干涉型光纤传感器相位载波系统解调能力分析

在光纤干涉型传感解调系统中,针对相位生成载波(PGC,Phase Generated Carrier)解调系统可恢复输入信号能力,提出将卡森准则引入到PGC调相带宽设计领域。结合光纤传感器工程应用中常见的宽频信号激励形式,给出宽带信号解调评价指标,以验证PGC卡森宽带调相带宽估计外推公式的估计准确性和适用性,统一指导PGC系统无失真解调输入信号能力的设计。