温度对光纤法-珀液位传感器腔深度的影响与补偿

在深入研究温度对光纤法珀液位传感器腔深度影响的基础上,提出一种特别的腔结构设计,可以几乎完全补偿温度对FP腔深度影响,使得腔的温度稳定性很好.这种压力式全光型光纤液位传感器的安装非常方便,特别适合于对已有的装载易燃易爆物质的大型油罐、储液罐等进行自动化监测与管理,也适合于一般工业生产与生活中液位的精密监控.

干涉条纹计数法光纤Fabry-Perot腔液位传感器

提出一种抗光源波动和外界干扰的条纹计数法光纤Fabry-Perot腔干涉型液位传感器.为适应这种条纹计数法对应变大挠度的要求,采用波纹管作应力弹性元件;对干涉条纹走向(或液位升降判向),分别提出实用的硬件设计方案和计算机软件处理办法;给出一种腔长温度补偿设计;实际制作了双光路光纤Fabry-Perot腔液位传感器,进行了实际气压模拟试验和实际水位测量试验,取得了良好结果.

光纤法布里-珀罗腔液位传感器

为了实现电不进油罐的目的,提出一种基于光纤法布里-珀罗(F-P)腔干涉仪原理的光纤液位传感器,它根据不同的液体高度产生不同的压强的原理实现液位测量。传感器产生的信号经放大、光电转换后,由单片机将数据处理显示。实验结果表明:光纤F-P腔传感器测量液位方法简单,并且精度较高。

法-珀腔干涉仪的实验研究

在分析法-珀腔干涉仪测量原理的基础上,阐述了它在高分辨率光谱测量领域中的应用。搭建了一套法-珀腔干涉仪系统,利用该系统对某多纵模氦氖激光器的模式进行了实际测量,并就实验结果进行了分析。

一种新型薄腔法-珀干涉测速系统研究

本文所关注的激光干涉测速技术主要用于测试在冲击波或爆轰波作用下各种材料样品的自由面速度随时间变化的过程,介绍了基于光学谐振腔的选频特性利用薄腔法-珀干涉仪直接测量高速飞片所引起的多普勒频移从而获得其速度信息的设想,并根据此设想构建薄腔法-珀干涉测速系统的技术路线。最后描述了利用该项测试技术实际测量金属箔电爆炸驱动的Kapton膜飞片速度的实验并对实验结果进行了分析。与其它激光测速装置相比,该干涉仪具有体积小、结构简单紧凑和成本低的特点。

光纤耦合空心介质波导法-珀腔滤波器的分析设计

研究一种新型高细度宽自由谱区空心波导法珀腔光纤耦合器，分析了波导参数对腔体损耗和细度的影响，建立了腔体与输入输出光纤匹配耦合的分析模型，计算了耦合系数和滤波特性与腔体和光纤参数的关系，给出了最佳耦合、最大传输要求的腔体与光纤参数．

微型法-珀腔阵列光谱探测器读出电路的模拟与设计

针对微型法-珀腔阵列光谱探测器读出电路的单芯片集成化设计,在研究分析微型法-珀腔阵列光谱探测器的结构和工作原理的基础上,提出了基于2μm标准CMOS工艺的8位线阵微型法-珀腔阵列光谱探测器读出电路方案,研究了电路中各元器件的结构与结构参数,在ORCAD软件平台下完成了读出电路各单元电路与系统电路的设计、仿真与优化,利用TANNER软件完成了微型法-珀腔阵列光谱探测器读出电路的版图设计及版图验证。该电路工作电压为+5 V,总功耗为4.82μW,版图面积0.37 mm×0.22 mm。

基于敏感Fabry-Perot腔光纤角位移传感器的原理与设计

提出了一种全角度并且可以连续测量微小角位移(秒级)的新型光纤角位移传感器.利用微小光学谐振腔的基本理论,主要是基于光学法布里珀罗(FabryPerot)腔的基本原理研究特定光波下光强度的变化与角位移的线性变化关系,利用光纤技术、敏感技术融合微机械技术研发而成.适合于一些特定领域中对角位移的精确测量.

提高差拍法布里-珀罗干涉仪测量精度的研究

文章在中国计量科学研究院研制的差拍法布里-珀罗(F-P)干涉仪基础上,提出用密封干涉光路的真空系统方法,来消除空气折射率变化对测量结果的影响。研究了空气折射率变化对测量精度的影响关系,给出真空系统所需的真空度的估计式。并设计制作了适用于该系统的密封干涉光路的真空系统。

对F-P腔式气体光纤传感器信号解调方法的研究

研究了一种新型的基于法-珀(F-P)腔式气体光纤传感器信号解调的方法。应用F-P腔的多光束干涉原理和气体吸收的朗-比定律建立起检测的数学模型,在理论上设计了其信号的解调方法,模拟分析了有效光程对待测气体浓度的影响及影响该方法检测精度的因素,从模拟结果分析了如何选择腔长的变化范围以确保频率间隔适用于实际测量。该法可在生物检测、航空航天、环境监测等许多领域中广泛应用。

光纤法布里-珀罗传感器幅值归一化-最小均方差联合解调算法

面向光纤法布里-珀罗传感器的腔长解调,提出一种结合幅值归一化与最小均方差的联合解调算法.采用幅值归一化实现返回光谱信号与模拟光谱信号的等幅,提高解调精度.仿真结果表明,相较于传统最小方差法,该算法的解调精度显著提升.实验结果表明,采用该算法可实现优于0.72nm的高分辨率.

光纤法布里-珀罗传感器的条纹计数法解调误差研究

为探究光纤法布里-珀罗传感器条纹计数法的解调准确度,对基于波峰波谷复合算法的条纹计数法的腔长解调误差及其影响因素进行了理论推导、仿真分析和实验验证.结果表明:光纤法布里-珀罗传感器干涉光谱的干涉级次及干涉级次差、波峰波谷的位置准确度是影响解调准确度的主要因素;干涉级次随腔长的变化导致腔长解调结果产生周期性跳动误差,跳动周期约为光源中心波长的1/4;周期性跳动误差的幅度受波峰波谷位置准确度的影响,波峰波谷位置准确度越低,周期性跳动误差幅度越大,腔长解调误差越大.

高精度连续型光纤F-P腔液位传感器

提出一种基于光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)腔干涉仪原理的高精度连续型光纤液位传感器,它根据不同的液体高度产生不同的压强的原理实现液位测量。传感器通过MEMS技术和微光结构加工工艺研制,确保了传感器各项设计要求;系统采用双通道补偿光路以及双路输出比值为信号的处理方式,有效降低了环境因素的影响;利用低双折射单模光纤结合消偏技术,大幅减少了光路中“寄生干涉”和“偏振诱导信号衰落”对光纤F-P传感器测量精度的影响。实验表明,该传感器的灵敏度为0.8mV/mm,测量精度为<±2mm,分辨力为<±1mm,系列样品中最大量程可达30m,而且结构简单,安装方便。

宽带啁啾光纤光栅F-P腔磁场传感器研究

提出了一种结合反射光谱分析方法的全光纤微弱磁场传感器。利用两个啁啾光栅间隔一段距离构成一个全光纤的啁啾光栅F-P腔,将其粘贴在超磁致伸缩材料的表面构成一个磁换能器;采用条纹计数法对F-P腔的输出反射光谱进行解调,获得在外部磁场的作用下啁啾光栅F-P腔的腔长变化,从而实现对磁场的传感测量。实验结果表明:测量误差平均值为0.43 μT,方差为0.3 μT,系统的相位灵敏度为 1.62 rad/μT 。提出的光纤微弱磁场传感器具有体积小、响应快、响应带宽大、可多点组网等优势,在未来微弱磁场的测量中有着巨大的应用价值。

FP传感器双峰级次腔长解调算法

在应用双峰法解调光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot, FP)传感器时,由于难以准确判断干涉级次,而导致解调腔长误差明显过大。为了应对这种问题,提出一种双峰级次腔长解调算法。该算法通过跟踪传感器反射光谱中相距最远的两个波峰准确判断出所选波峰的干涉级次,然后根据单峰法精确解算出绝对腔长。由于有效消除了双峰法的干涉级次模糊,腔长解算精度显著提高。对腔长30—100μm的FP传感器进行了仿真分析和验证实验。仿真解调误差小于0.7 nm,实验误差小于1.4 nm,解调误差远小于双峰法。

基于EFPI地声传感器的信号解调算法

地声主要为频率集中在0~20 Hz的次声波,对传感器灵敏度、精确度及频响特性具有较高要求,合理的信号解调方法是传感器研究的关键。提出了双波长单通道正交解调算法,根据光的干涉原理对基于非本征法布里-珀罗干涉(EFPI)地声传感器进行了敏感机理的理论分析,明确了传感器在工作时需满足在线性区域的要求,利用Matlab软件进行仿真分析,结果表明:该算法避免了外界环境造成的腔长变化对输出结果的干扰,可准确解调出原始信号,印证了该解调方法的可行性。

白光干涉光纤法布里-珀罗腔的拟合求解

采用Levenberg-Marquardt算法(LMA)对光纤法布里-珀罗(F-P)腔的白光干涉光谱进行拟合;通过对光源光谱的高斯拟合处理和对LMA拟合参数范围的限定,提高了其对光源波动的抗干扰能力和腔长解调的分辨率;通过研究不同质量、数量的采样数据对解调算法的影响,比较LMA相对于相关法的效率优势;最后通过实验得到了装置综合标准偏差(1nm)和光源功率波动下的LMA算法的标准偏差(0.2nm)。

基于空芯光子晶体光纤的在线法-珀标准件制作与应用

基于空芯光子晶体光纤(HCPCF)的在线法-珀标准件(ILFE)应变传感器的应变灵敏度高,对温度敏感系数小,其腔长可制作得比传统ILFE长,适于在一路光路中进行频分复用从而扩大多点应变检测的准分布应变传感系统的容量。理论分析了制作中提高基于空芯光子晶体光纤的在线法-珀应变传感器输出信号的方案,通过实例讨论了光源时间相干长度对该类法-珀腔腔长的限制。结合波分频分复用,进行了基于该复用方法的应变测试实验研究,实验结果表明,其测量精度可达±5με,可用于大型结构健康监测。

光纤法布里-珀罗传感器双峰-干涉级次定位联合解调算法

针对双峰法解调低精细度光纤法布里-珀罗(FP)传感器时,峰值定位误差过大导致的解算不准确问题,提出了一种双峰-干涉级次定位联合解调算法。首先,在FP传感器的反射光谱中定位两个波峰,通过常规双峰法估算出腔长;其次,定位一个波谷并引入波谷干涉级次,得到对应不同干涉级次的腔长取值序列;最后,从该腔长序列中寻找与双峰法估算结果最接近的腔长,实现腔长解调。为验证算法的可行性与优越性,对单模光纤制作的低精细度FP传感器进行解调仿真和实验验证。所提方法的解调精度优于2.3 nm,远高于常规双峰法。该算法可用于精确解调腔长在55~135μm范围内的低精细度FP传感器。

光学法量子压力标准研究进展

光学法量子压力标准具有原级测量、极高分辨率、固有准确、不依赖某一实物标准的巨大优势,是新一代压力计量基准的发展方向。国内外多家计量研究机构及大学均开展了相关研究。介绍了基于法布里-珀罗腔的光学法量子压力测量的工作原理,综述了国内外在光学法量子压力领域的研究现状,回顾了中国计量科学研究院针对光学法量子压力标准装置性能提升研究开展的相关工作,包括真空出气效应抑制、零点误差消除、修正项独立测定等方面的研究进展,讨论了光学法量子压力标准未来的研究重点和发展趋势。