基于Sagnac干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器

提出一种基于双萨格奈克(Sagnac)干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器,在该传感器中,传感干涉计中熊猫光纤的长度约为参考干涉计中熊猫光纤的整数倍。理论分析与实验结果表明,当游标放大倍率相同时,基于谐波游标效应和基于普通光学游标效应的双Sagnac干涉计具有相同的温度灵敏度,但谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于普通光学游标效应,且阶数越高对应的失谐量越大。由于失谐量越大,游标放大倍率越容易控制和实现,因此,从制备角度上讲,谐波游标效应明显优于普通光学游标效应。该研究可为后续光学游标效应的研究提供重要参考。

Sagnac环形电流互感器的原理与发展研究

高压变电站中用于电力系统电流测量的全光纤电流传感器由于具有传统电流互感器无法比拟的优点,具有广阔的应用前景。Sagnac环形电流互感器是在干涉式光纤陀螺结构上发展起来的一种互感器结构。由于基于Sagnac干涉仪技术的光纤陀螺的实用化,用此技术来实现Sagnac环形电流互感器的实用化成为电流互感器的热点。本文首先介绍了Sagnac环形电流互感器的基本原理和结构,通过建立电流互感器的光学矩阵模型推出了电流互感器的基本公式,然后综述了其发展过程,研究成果以及存在的主要问题,重点讨论了温度漂移和温度稳定性。

一种新型Sagnac式光纤电流传感器

为了消除震动对Sagnac式电流传感器测量结果的影响,提出一种光路改进方法来消除传感器对震动的敏感性,其基本原理是抵消Sagnac效应而不影响法拉第磁光效应。利用琼斯矩阵对改进后的光路结构进行了偏振态分析,理论分析和实验结果吻合,表明改进后的传感器其输出与震动无关。耦合半波片后Sagnac式光纤电流传感器的震动敏感性被消除了,为Sagnac式光纤电流传感器的工程化实现提供了一种可行的方法。

干涉式光纤陀螺中Shupe效应与Sagnac效应的分离

热引入的零偏漂移即Shupe效应是提高光纤陀螺精度面临的最大难题。基于Shupe效应与光纤陀螺的Sagnac效应具有本质的不同特性,即Sagnac效应引起的相移只与几何尺寸有关,而与光传播的介质特性无关,提出了一种新型的不受温度梯度影响的光纤陀螺。利用两个偏振模式在光纤陀螺环中交替或同时传播可以将Sagnac相移与Shupe误差相移分离开来,基于两种偏振模式分时传播实验,初步验证了该理论的可行性。并且提出了一种新型的偏振交替干涉式光纤陀螺模型以改进其性能。

Sagnac效应在光纤水听器中的应用

本文介绍了由Sagnac效应组成的光纤水听器原理，着重推导了声压作用下的光纤水听器的相位变化关系．并在此基础上对比了Sagnac光纤水听器与Mach-Zehnder光纤水听器，结果表明Sagnac光纤水听器在低频段的灵敏度及其实现的简易性上具有很大优势．

Sagnac式全光纤电流传感器实验研究

为实现输电线路上的电流监测,基于Faraday效应和Sagnac效应设计了一种全光纤电流传感器（FOCS）。利用Y波导,创新性地利用锯齿波形进行信号调制。通过调节锯齿波信号斜率,使在Sagnac环中反向传输的两路光在Y波导中干涉消光,准确推算出电流大小。对40~140 A范围内的电流进行测量,并对实验数据进行线性模拟,相关系数达到0.9996,结果表明实验数据与实际电流具有良好的一致性。

基于Sagnac光纤声发射传感器研究

基于光纤Sagnac干涉效应,建立一套光纤声发射传感系统,并分析其系统构成和测量原理,建立标准声发射采集系统并进行室内实验,完成对三个声源信号:断铅信号、摩擦信号和敲击信号的采集测试。实验结果表明,与传统声发射检测系统相比,新型光纤Sagnac声发射检测系统具有整体简单,操作简易,设备体积小等优点。

Sagnac旋光效应及Sagnac偏振器件的设想

通过将线偏光分成左右圆偏振光导入Sagnac环并沿不同方向传播,推导得2束光再相遇时组成的线偏光相比于初始偏振方向会有旋转,定义此效应为Sagnac旋光效应.利用这一效应设想可以制成通过控制Sagnac环转动来调制经过其传播的光的不同偏振方向.同时通过测量出射光相对于入射光偏振方向的旋转角,也可以得到Sagnac环的旋转角速度,据此也提供了利用Sagnac环制成的光纤陀螺仪进行惯性导航的测量思路.

保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环的光学游标效应及温度传感器

为了实现高灵敏度的温度传感,通过在基于保偏光纤Sagnac干涉仪的Sagnac环内增加一段保偏光纤,控制两段保偏光纤快轴熔接角度接近45°,设计并制造了保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环结构。在理论上通过Jones矩阵推导了保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环的干涉谱公式,基于仿真分析研究了主要参数对保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环输出特性的影响。仿真结果表明,保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环实现了光学游标效应,两段保偏光纤的平均长度、两段保偏光纤的长度差分别影响保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环输出干涉谱的波长间隔和包络周期;在实验中,将保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环应用在光纤温度传感器中。实验结果表明,在2cm的感温区域,保偏光纤转轴熔接Sagnac干涉环温度传感器的灵敏度就达到了-2.44nm/℃,是普通Sagnac干涉环温度传感器(-0.163nm/℃)的14.97倍。

Sagnac干涉陀螺特性研究

文章介绍了Sagnac效应的基本原理及互易性理论 ,以及利用Sagnac效应研制的光纤陀螺测角系统实验装置和各组件的技术要求 ,提供了测试结果并分析了产生误差的原因。

基于Sagnac环的分布式光纤围栏智能预警安防系统

为了解决电力行业中存在变电站安防检测系统技术落后,不能实现集中管控、误警率高,无法满足全天候防护等问题,本文采用了基于萨格纳克效应传感技术的围栏智能预警新方法,结合现代周界及电力行业对围栏技术的总体要求,构建了基于围栏智能预警安防系统的基本结构模型,按照物理层、采集层、算法层和应用层进行层次分级,对每层涉及的关键技术进行分析,并对模型实现智能定址、智能感知、分布式监测、抗干扰能力、响应时间等功能的可行性进行论证,最后根据结构模型分层提出了围栏智能预警安防系统的初步设计方案。提出利用户外无有源器件信号、入侵报警与视频监控联动、用户定制分级告警等措施,可以有效解决抗干扰能力差、误报率高等问题,提升了我国的安防技术水平。

基于增强型谐波游标效应的光纤温度传感器

提出一种基于增强型谐波游标效应增敏的光纤温度传感器,该传感器由光纤萨格奈克干涉计(Sagnac Interferometer,SI)和法布里-珀罗干涉计(Fabry-Perot Interferometer,FPI)级联构成。通过控制FPI的自由光谱范围为SI的自由光谱范围的整数倍且两者具有相反的温度响应,实现增强型谐波游标效应。实验结果表明,增强型谐波游标效应和增强型普通游标效应具有几乎相同的温度灵敏度,分别为单个FPI和SI灵敏度的28.7倍和16.9倍,增强型谐波游标放大倍率分别为普通谐波游标放大倍率的3.4倍和1.8倍,但增强型谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于增强型普通游标效应,且阶数越高对应的失谐量越大,因此,增强型谐波游标放大倍率更容易控制和实现。该传感器在获取高灵敏度的同时,稳定性能好、制备成本低,具有非常好的应用前景。

多次循环干涉型光纤陀螺仪的实验研究

详细介绍了循环干涉型光纤陀螺仪的实验装置及测试结果。给出了无源和有源补偿两种敏感环结构下的陀螺分辨率公式。在实验装置中采用了大功率光源和低耦合比输入耦合器,以提高光波在敏感环中的循环次数。实验结果表明:光束在敏感环中循环了2～3次,并达到了较好的零偏稳定性。

一种利用光纤陀螺测量转轴转矩的方法研究

利用光纤陀螺测速原理,测量转轴的转矩。综述了转矩测量的原理、发展和运用技术。在两截面处用两只光纤陀螺测量两截面的相对转速,通过对相对转速积分,得到两截面的相对转角,进而实现转矩的测量,实现大型机械设备主传动的动力监测。为设备自动化、智能化奠定基础。

光纤陀螺仪的发展现状

根据光纤陀螺仪的工作原理和特点,光纤陀螺仪具有不同的分类。介绍了国外光纤陀螺仪的现状,预测了近期和长远的发展趋势,旨在对我国的光纤陀螺技术的发展能有所帮助。

用于全光纤电流传感器的扭转高双折射光纤设计

传感光纤中的残余线性双折射、温度和振动敏感性严重影响着Sagnac式全光纤电流传感器的精度。设计了一种可用于全光纤电流传感器的扭转高双折射光纤,该光纤由两端变速率扭转部分和中间匀速率扭转部分组成。其中,变速扭转部分能实现线偏振光和圆偏振光之间的相互转化,具有λ/4波片功能;匀速扭转部分,具有较小的光纤固有线性双折射和圆保偏功能,从而可更为精确地感应法拉第效应。将这种扭转高双折射光纤绕制成特殊结构传感光纤环,解决了Sagnac效应以及电流导体位置对全光纤电流传感器测量结果的影响。理论上建立了扭转高双折射光纤的耦合模方程,模拟了线偏振光入射该光纤时光波偏振状态演化情况。在此基础上设计一种新型的抗振型Sagnac式电流传感器。

分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用

分布式光纤传感技术由于能够获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息,非常适合用于长距离管道泄漏检测。介绍了分布式光纤传感技术在管道泄漏检测中的应用情况和面临的问题,对该技术在管道泄漏检测中的应用前景进行了展望。

光纤陀螺仪基本原理与分类

介绍了光纤陀螺仪的基本原理及其分类方法,对干涉型光纤陀螺(I-FOG)、谐振型光纤陀螺(R-FOG)和受激布里渊散射型光纤陀螺(B-FOG)的工作原理、结构类型、主要优缺点及其改善性能的途径和发展趋势进行了分析。

数字信号处理技术在新型惯导系统中应用的研究

数字信号处理是一种具有特殊结构的微处理器，可以用来快速实现各种数据信号处理算法，在新型惯导系统———光纤陀螺的应用中取得了很好的效果，使得陀螺系统质量轻，耗电少，成本低，寿命长，体积小，在军民品中都有广泛的应用前景。飞机、飞船和轮船一直都使用陀螺定位仪来导航，最新技术的定位仪是光纤陀螺，采用光纤技术的光纤陀螺很好地解决了汽车、建筑、工业机器人，天线系统和大型农场的农业机械定位问题，方便且灵敏的光纤陀螺在陀螺定位领域具有广泛的应用前景。基于萨格奈克效应（ＳａｇｎａｃＥｆｅｃｔ）的第一代干涉型光纤陀螺经过了２０年的研究历程，期间几乎所有内在与外在的噪声因素都得到了分析与消除，检测的方法也得到了很大的改进，使得光纤陀螺在军民两方面都有着重要的应用背景。

光纤电流传感器在智能电网中检测原理的研究

在智能电网中,电流测量是电力系统中继电保护、电能计量、系统监测和系统分析的关键,其测量的精度与可靠性直接关系到电力系统能否安全、可靠和经济地运行。文章比较了电磁式电流传感器和光纤电流传感器的性能,介绍了目前3种最主要的光纤电流传感器的测量原理,并指出其各自的优点及存在的问题。同时,综述了国内外关于光纤电流传感器的最新研究现状及进展,最后对光纤电流传感器的应用和研究前景进行了展望。