微型膜结构全光纤珐珀干涉高温传感器

制作了一种微型膜结构的全光纤在线珐珀干涉式高温传感器。该传感器是在单模光纤端面依次熔接一段大芯径空芯光纤和一段研磨的多模光纤膜片而构成的,因此,温度引起的珐珀腔光程差改变量由空芯光纤的热膨胀和温度引起腔内压强改变从而改变膜片的扰度两部分组成,从而使相同温度变化下传感器的光程差变化量更大,分辨率更高。实验结果表明,在100～650℃,该传感器单位温度变化的光程差变化量约为1.029 nm,温度分辨率约为1.5℃,测量线性度约为0.996 7,且滞回小,重复性好。这种膜结构的全光纤珐珀干涉式高温传感器因其体积小,温度分辨率高,将在多点高温测量领域有好的应用前景。

全光式石英增强光声光谱痕量气体传感器

提出一种应用于乙炔气体探测的全光式石英增强光声光谱探测系统，采用具有正交相位点自稳定特性的外腔式光纤珐珀干涉仪作为光声信号解调单元，从而有效提高系统探测灵敏度和精度。基于波长调制技术，分析了调制深度系数对二次谐波信号的影响。选择6534．36cm-1作为实验用乙炔吸收线，实验得到了该系统最佳调制系数为2．2，对应的最佳调制深度为0．1795cm-1。实验测量得到了光声信号与乙炔浓度的线性关系，其线性度为0．997；进而得到该系统的探测极限为584ppbv，对应的归一化等效噪声吸收系数为2．4×10-7cm-1·W·Hz-1/2。最后，利用Allan—Werle方差进行了系统长期稳定性分析，由此得到系统的最佳平均时间约为100s时，系统的最小可探测极限降低到约130ppbv。

基于全光型石英增强光声光谱的痕量气体探测系统研究

提出一种应用于乙炔气体探测的全光型石英增强光声光谱探测系统,采用具有正交相位点自稳定特性的外腔式光纤珐珀干涉仪作为光声信号解调单元,从而有效提高系统探测灵敏度和精度﹒基于波长调制技术,分析了调制深度系数对2次谐波信号的影响,并选择6 534.36 cm-1作为实验用乙炔吸收线,实验得到了该系统最佳调制系数为2.2,对应的最佳调制深度为0.179 5 cm-1;实验还得到了光声信号与10~300 ppmv乙炔浓度的线性关系,其线性度为0.997;进一步得到该系统的探测极限为584 ppbv,对应的归一化等效噪声吸收系数为2.4×10-7 cm-1?W?Hz-1/2,而在相同条件下,采用传统电解调方式得到的归一化等效噪声系数为1.3×10-6cm-1?W?Hz-1/2﹒结果表明,相对于传统QEPAS系统,该系统的探测灵敏度提高了4.4倍﹒最后,采用Allan-Werle方差对系统的长期稳定性进行分析,由此得到系统的最佳平均时间为102 s时,系统的最小可探测极限降低到136 ppbv﹒

调频连续波光纤压力传感器及其测量特性分析

为了满足压力测量中的高灵敏度、高分辨率、高可靠性等要求,本文提出了一种基于调频连续波激光干涉解调原理的高精度膜片式珐珀腔光纤压力传感器。首先推导了基于该原理的压力测量模型,然后搭建了一套测量装置,通过气泵向SUS631不锈钢膜片组成的密封腔连续给压,得出气压在0~600 kPa范围内变化时膜片中心(即珐珀腔腔长变化量)随气压变化的特性曲线;之后,测试25℃环境条件下不同压力测量值的稳定性,讨论引起腔长变化量漂移的原因;最后,在消除系统误差后得出了压力测量的分辨率。结果表明:该传感器的灵敏度为286.55 nm/kPa,分辨率为0.287 nm/Pa,压力传感器的测量随机误差呈正态分布。该调频连续波光纤压力传感器可以进行高灵敏度、高分辨率和高稳定性测量。