非本征法珀型超声传感器输出信号的特征

根据多光束干涉原理制备了非本征光纤法珀(FP)型传感器,用于测量在液体中传播的超声波,分析了传感器灵敏度和幅频特性的影响因素,研究了其输出信号的特征。用镀膜的石英膜、尾纤端面和空气腔形成FP干涉腔。建立了传感器参数确定的方法,对石英膜的幅频特性进行了理论分析和实验验证。最后,建立了非本征光纤FP超声测量系统,讨论和验证了不同工作点状态对系统输出信号特征的影响。实验结果表明,本文制备的非本征法珀型超声传感器可以进行液体中超声的测量;传感器的一阶谐振频率为140 kHz,灵敏度为0.005 nm/Pa。该传感器的输出信号特征决定于工作点状态及输入信号的调制深度,当工作点位于工作曲线的线性区中点时,输出信号的灵敏度最高;当过调制时,输出信号出现倍频,可以扩大测量范围。

局部放电非本征法珀光纤传感检测技术述评

电工设备局部放电(partial discharge,PD)检测主要有脉冲电流法、射频(高频)法、暂态对地电压法、特高频法、化学检测法、光检测法和超声波法。其中,基于光纤传感技术的检测方法具有安全、绝缘和抗电磁干扰等优点,适合设计成预埋式或侵入式传感器安装在电工设备内部或外部壳体上,进行PD在线监测或带电检测,具有发展前景。文中首先对基于光纤传感技术的PD测量方法、原理参数和优缺点进行了概述,主要介绍了PD光纤非本征法珀(extrinsic Fabry-Perot interferometer,EFPI)超声波传感检测技术,详述了基于光纤EFPI传感检测PD超声波信号的技术原理、传感器性能试验和研究进展,分析了研制该光纤EFPI超声波传感器的关键参数和应用问题,并预期了其发展趋势。

基于COMSOL的非本征法珀光纤受力仿真分析

为了研究非本征光纤法珀传感器(EFPI)的压力应变,对非本征法珀光纤传感器进行了基于COMSOL的有限元仿真分析.结果表明:在光纤传感器的表面施加载荷时,不同腔长的非本征法珀光纤皆为中间部位受力最大,两侧逐渐变小;对比计算得出,腔长越短受力变化越大,灵敏度越高.此结论可为后续非本征法珀光纤传感器的制备及应变试验提供参考.

用于液体介质中局放声测的非本征光纤法珀传感器

用膜片与光纤尾纤端面构成非本征光纤法珀传感器,测量液体介质中局部放电产生的声波,所组成系统具有全介质结构和抗电磁干扰能力。采用尾纤分别与石英膜和微电子机械系统(micro electronic mechanical systems,MEMS)工艺获得硅膜制成传感器,根据理论分析和计算机仿真结果建立确定传感器参数的方法。应用压电超声传感器与两种膜片的光纤传感器共同测量局放产生的声发射信号。实验结果表明,硅膜结构的非本征光纤法珀传感器最小可测放电量达到了150pC,实验同时验证了法珀腔长工作点对测量灵敏度的影响。

非本征法珀干涉传感器的双参量同时传感研究

光纤传感器对静态绝对量和动态相对量同时测量在很多场合都有应用需求，这就要求传感系统兼具大动态范围和高精度的特点。采用基于快速光谱获取的白光非本征法珀干涉（EFPI）传感系统，可满足静态信号大动态范围和绝对测量需求，同时可快速响应动态信号。将zoom-FFT算法用于传感器的腔长解调，提高了信号的解调精度，实验测得精度达4nm。由于zoom—FFT法运算量小，在算法上可满足动态测量对解调速度的需求。在0～30cm深度内对传感器进行了标定，传感器对静压力的响应具有较好的线性特性，计算得到液位分辨率为0．13mm。利用液位信号和声信号频率的差别，实现了单传感器对液位深度和声信号的同时测量，验证了此系统在对静态绝对量和动态相对量同时传感方面具有应用潜力。

非本征光纤法-珀传感器局部放电检测研究进展

电力设备局部放电检测一直是国内外学者的研究重点,局放超声信号由于具有抗干扰易定位等优点而成为近年来的研究热点。随着科技的发展,使用光学传感器检测局放超声信号成为一种新兴的技术方法。在众多的光学传感器中非本征光纤法布里-珀罗(EFPI)传感器由于具有体积小、灵敏度高和抗电磁干扰等优点而备受关注。首先,介绍了国内外关于EFPI传感器的研究现状;其次,对EFPI传感器的检测原理、膜片材料的基本性能及制备方法进行了细致的阐述,并分析了可用于外置耦合检测的传感器可行性和优化完善传感器灵敏度设计方法的意义;最后,对EFPI传感器在局放检测中的局放点定位研究进行了分析,总结了传感器在应用研究中遇到的问题及解决方法,并根据EFPI传感器的实际情况,对传感器未来的发展趋势和研究重点进行了展望。

非本征型光纤法珀干涉仪的微加工技术研究

本文分析了非本征型光纤法珀干涉仪的几种主要的制作工艺:手工制作、化学腐蚀和激光微加工。三种方法各有其特点,本文主要总结化学腐蚀和激光微加工这两种方法。

液-固复合介质对光纤法-珀局部放电超声响应强度影响分析

非本征光纤法-珀(F-P)传感器置于电力设备内液体绝缘检测局放声信号面临灵敏度低的问题。由于不同介质结构的声压分布影响灵敏度,采用声场有限元方法分析声波机械能在液-固复合介质中的暂态传递过程,对比超声波经液-固-液介质与单一液体介质传播后的声压大小,并分析固体物性参数对声压的影响,提出利用复合介质结构增强声压提高局放检测灵敏度的方法。分别采用PZT和板-板电极为连续超声源和局放声波源,对比F-P传感器在液体介质和液-固-液介质中的响应幅值。结果表明,液-固-液声耦合结构对声压有增强作用,且增强大小与传感器和固体介质的距离、固体介质物性参数相关;F-P传感器在液-固-液耦合结构中的局放响应幅值约是纯液体中的2倍。

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%。

用于中低压直流断路器检测的新型光纤传感器研究

随着光伏、风电等新能源发电的大规模投入运行,以及工业园区高比例直流接入的区域性直流配电网的需求,直流配电系统的应用越来越多,由于直流配电技术具备诸多优点,引起工业界与学术界越来越多的关注,对其核心设备低压直流断路器也提出更高的要求。为实现对中低压直流断路器灭弧室的检测,文章提出基于光纤非本征型法珀干涉传感器(Extrinsic Fabry-Pérot Interferometer,EFPI)的直流断路器检测技术,分析传感器的结构、灵敏度和中心频率,并进行试验验证。实验结果表明,所提光纤传感器可以用于中低压直流断路器的放电检测。