基于开放光路FLRDS技术的C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)气体检测

磷酸铁锂电池因其较长的使用寿命和环保性,被广泛应用于储能系统。然而,近年来,储能电站安全事故频发,给电网稳定运行造成了威胁。在热失控过程中,磷酸铁锂电池会产生C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)等可燃气体,是造成燃烧、爆炸等灾害的重要原因。因此,实时准确监测储能预制舱内C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)等可燃气体的浓度是保障其安全稳定运行的关键。文中提出一种基于开放光路光纤环形腔衰荡光谱(fiber loop ring-down spectroscopy,FLRDS)技术的气体检测方法,可实现自由空间内微量气体在线监测。对梯度折射率(gradient index,GRIN)透镜的空间光耦合光学损耗进行理论和实验分析,建立插入损耗为0.95 dB的开放光路FLRDS气体检测系统。根据C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)红外光谱特性,开展激光光源性能测试。模拟开放空间气体环境研究了C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)的气体浓度检测方法,结果表明,该系统具有较好的稳定性,N_(2)背景下测量信号标准偏差S仅为平均值的0.156%。衰荡时间与气体浓度之间存在良好的线性关系,C_(2)H_(2)线性拟合度R2为0.99832,C_(2)H_(6)线性拟合度R^(2)为0.99472。反演计算结果表明,C_(2)H_(2)和C_(2)H_(6)的最大相对误差分别为3.215%和4.72%,最大绝对误差分别为16.86μL/L和12.74μL/L,测量精度良好。

光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展

阐述了腔衰荡光谱技术的基本原理及应用;从结构设计的角度考虑,归纳出光纤衰荡腔的三种基本结构,并对光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展进行了评述;报道了我们采用脉冲光纤环衰荡光谱技术进行液体检测取得的最新进展;在总结光纤腔衰荡光谱技术优点的基础上,展望了其发展前景。

双锥形光纤应变传感器

光纤环形腔衰荡光谱技术是一种新兴的高灵敏吸收光谱技术,可以用来测量腔内微量的光损耗。当外界在双锥形光纤上施加应变时,会引起光脉冲在光纤环形腔内传输的变化,通过测量光在腔中的衰荡时间,实现应变的测量。实验结果表明,该应变传感系统的应变分辨率最高可达到0.8με。

腔衰荡压力传感器

介绍了一种新颖的基于光纤环形腔衰荡光谱技术的压力传感器.外界压力引起光脉冲在光纤环形腔内传输的损耗变化,通过测量光在腔中的衰荡时间,实现压力的测量.实验结果表明该传感器具有线性度好、测量动态范围大、灵敏度高和重复性好等特点.

应用FLRDS技术测量多模光纤的弯曲损耗

光纤环形腔衰荡光谱技术是一种新颖的吸收光谱技术,具有灵敏度高,信噪比强等优点。利用这种技术可以实现环形腔内光损耗的测量。对多模光纤的弯曲损耗进行了定量测量和分析。

基于光纤环形腔衰荡光谱的偏振测量

针对传统偏振测量较难同时实现高灵敏度和较好稳定性的问题,提出了一种采用光纤环形腔衰荡光谱技术进行偏振测量的方法,并进行了实验证明.对比分析了掺铒光纤放大器放置在环形腔的内部和外部对脉冲曲线和脉冲数量的影响.在掺铒光纤放大器中使用长度为2m的低增益和低噪声掺铒光纤来减少波形失真并补偿环形腔的内部衰减.利用光纤环形腔衰荡光谱系统对偏振角进行测量,通过记录分析环形腔中光脉冲的衰减时间得到偏振角的变化.结果表明:偏振角和衰减时间在0°~90°的范围内满足良好的线性关系,光纤环形腔衰荡光谱系统的灵敏度和拟合曲线的相关系数分别为4.05μs/°和0.999 6,最大灵敏度误差为0.027 3μs/°.通过10次重复实验,选取六组数据进行拟合得到系统的平均再现性误差为0.030 8,重复性良好,可用于旋光溶液测量,也为光纤径向应力双折射特性和光纤激光器的偏振态测量提供了参考.

基于FLRDS的双路复用微位移传感系统设计

针对目前光纤环形腔衰荡光谱技术多用于测量单一通道或者单一物理量的问题,依据双通道同步检测的思想,在传感系统中结合延迟线方法,搭建了基于光纤环形腔衰荡光谱技术的双路复用微位移传感系统,并对其重复性、灵敏度、复用性等特性进行了实验研究。结果表明:该系统可在双通道条件下分别实现0~10位移测量,且在未发生位移时两路传感器的重复性测试结果分别为(0.950 080 6±0.001 151)μs^-1和(0.953 523±0.001 757)μs^-1;当两路传感分别产生6 mm和5 mm的位移时,重复性测试参数变化为(0.955 884±0.001 966 4)μs^-1和(0.959 957±0.002 013)μs^-1;双路传感器的灵敏度分别为(1.07×10^-3±7.337×10^-5)μs^-1·mm^-1和(1.00×10^-3±4.130×10^-5)μs^-1·mm^-1.经实验验证,双路传感器的相对误差分别为2.1%,4.0%,可为实现多参数同步检测提供一种有效的途径和方法。