基于可调谐滤波器的带中心波长自动跟踪光纤光栅动态波长解调技术的研究

研究了基于可调谐滤波器(TOF)的带中心波长自动跟踪光纤光栅动态波长解调技术.实验表明,解调仪特别适合在传感FBG(fiber Bragg grating)存在大幅度静态波长变化时对微幅度动态波长变化进行检测,动态波长检测分辨率为0.007pm/Hz.上电时,TOF对中心波长为1292.50～1308.50nm范围内的光纤光栅具有自动跟踪的能力,克服了TOF不稳定对系统的影响.

一种可用于溶解氧测定的光纤氧传感器

用Ru(bpy) 3 Cl2 为指示剂 ,研制一种能用来测定溶解氧的光纤氧传感器。该传感器的响应时间小于 30s ,检测下限为 0 .5mg/L ,检测准确度为 0 .0 1mg/L ,并具有较强的抗干扰能力、较好的重复性和稳定性 ,可用于对环境水质的在线监测。

基于同步载波提取的光纤传感器相位生成载波解调方法

利用3×3耦合器和法拉第旋转镜等光学元件,构造了一个基于迈克尔逊干涉系统的光纤振动传感器.使用外调制的方法对传输光进行相位生成载波调制,并将该光纤振动传感器应用于长距离的安全监测中.通过对该传感器的干涉输出信号进行贝塞尔展开分析,发现干涉输出信号中含有与外调制所使用的载波频率相同的信号成分.因此,使用一个中心频率为载波频率且通带很窄的带通滤波器,可以同步地提取载波信号.同步提取的载波信号用于干涉输出信号的相位生成载波被动零差解调,可以得到作用于光纤振动传感器上的外界振动信号.本文提出了从输出信号中同步提取载波的方法,通过理论推导得出了该方法的可行性,并且通过软件仿真和实验验证了该理论的正确性.文中还对提取的载波受低频信号干扰,造成其幅度不稳定的现象进行分析并提出了解决方法.研究表明,同步载波提取法适用于相位调制器与干涉信号输出端距离较远,相位生成载波解调需要的同源载波获取较困难的情况.

用相位掩模法制作光纤光栅的技术

准分子激光照射相位掩模后，在近场形成周期的条纹分布，利用近场光强对光敏光纤进行曝光，可以在纤芯中写人光栅。对光纤光栅折射率分布进行合理假设，运用耦合模理论计算了光纤光栅的反射率，对其反射率与相关参数的关系进行了讨论，并且分析了用相位掩模技术制造光纤光栅的影响因素，得出要获得窄带宽高反射率光栅需有适当的折射率调制和大的光纤光栅长度的结论。另外还导出了掩模板后表面的近场光强分布和光纤光栅的周期公式。

基于分布式全光纤传感器的电机故障诊断系统研究

构造了全光纤振动传感系统,可用于对发电机组,飞机发动机等大型电机设备的健康状况监测。全光纤振动传感系统由于传感臂是光纤,属于无源器件,不会受到电磁干扰,其检测到的信号完全是由电机振动产生,且监测的灵敏度极高。克服了传统的加速度传感器容易受到电磁干扰导致信号检测出错的缺点。用全光纤振动传感器对电机的振动进行实时的采集,基于LabVIEW平台对振动信号进行实时的频谱分析,很容易判断电机是否工作正常。该检测系统结构简单,振动检测灵敏度高,能够很好地应用于电机健康状况的监测。

一种消除偏振衰落的干涉型光纤传感器

针对干涉型光纤传感器中使用单模光纤作为传感器件时,传输光偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号"偏振诱导衰落"问题,提出了稳定相干的保偏光路结构。该结构采用单模感应光纤与法拉第旋转镜组合,消除感应光纤偏振特性变化对干涉的影响。同时,通过干涉模块(IU)中使用保偏光纤并以π/2的方式焊接,使光路结构的其他部分均工作在保偏状态,获得稳定相干的保偏光路结构。实验结果表明,该方法能很好地消除偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号"偏振诱导衰落",使系统达到偏振稳定,干涉条纹可见度可达40%。

高性能荧光猝灭式光纤氧传感器

用钌两价正离子 (Ru2 + )—邻菲咯啉配合物为指示剂 ,研制了一种基于荧光猝灭原理的光纤氧传感器。采用锁相放大技术 ,实现了对弱荧光信号的检测。该传感器具有较高的检测精度、较强的抗干扰能力。

光纤光栅静力水准仪设计

为了监测岩土的沉降,设计了一种新型光纤光栅静力水准仪装置,用于实时监测岩土地层的变化。根据岩土地层运动情况和已有的静力水准仪结构设计,基于连通器原理,考虑静力水准仪结构、光纤光栅粘贴位置和粘贴方向等因素,推导了静力水准仪在岩土地层工作时的监测原理。搭建了模拟地层沉降的试验装置,验证静力水准仪装置的可行性,实现了对模拟岩土沉降情况的实时监测。通过试验可知,光纤光栅静力水准仪反应迅速,灵敏度为20.877 2 pm/mm,重复性好。独特的光纤光栅粘贴位置和粘贴方向使得整个传感器具有温度自补偿功能,排除了昼夜温差对传感器准确度的影响,扩大了该静力水准仪的使用范围。该静力水准仪可以实现对岩土地层的方便、快捷、全天候、低成本监测,具有广阔的应用前景。

基于光纤光栅温度传感技术的面板坝渗漏监测系统

对某些水库渗漏位置的检查一般采用放空水库的办法来进行,这对于严重缺水的工农业生产来说,是一种极大的浪费,采用的基于光纤光栅温度传感技术的面板坝渗漏监测系统对混凝土面板堆石坝面板渗漏能实时、在线、长期可靠监测。用于传感和信号传输的光缆可以埋置于面板底部或中性面上以及其他需要的位置,不会因机械施工而损伤,具有施工干扰小、抗电磁干扰等特点,试验表明:系统可有效检测大坝渗漏情况。

智能材料与结构中的缠绕式光纤传感阵列及其神经网络处理

提出了一种新颖的，利用多模光纤缠绕钢绳式传感阵列网络，对智能材料与结构的受力，应变等状态参量进行监测和估计，并采用人工神经网络实时处理并行分布式传感信号。

基于M-Z动态干涉仪的全光纤麦克风研究

设计了一种新型的全光纤干涉型型麦克风.通过构造由光纤耦合器和镀铝振膜组成的动态M-Z干涉光路,将外界声压对振膜的作用转化为对光路相位的调制,得到的输出光信号光电转换后可直接提取出原声音信号.整个光路和光纤探头部分无任何电的参与,具有抗电磁干扰、尺寸小、灵敏度高等优点.并通过实验对该光纤麦克风进行了测试,得到了较好的实验结果.

一种新型的光纤垂直位移传感器研究

设计了一种由GRIN透镜和菱形光闸反射体构成的光强度调制的垂直位移光纤传感器。对系统的输出光强与垂直位移之间的耦合关系进行了分析,给出了理论计算以及仿真,结果表明:两者之间存在着良好的线性区间,系统的量程和灵敏度直接与菱形光闸反射体结构大小有关。整个系统具有结构简单、动态范围宽、灵敏度可调、抗电磁干扰等特点。

基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器研究

研制了一种基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器 .采用锁相放大技术 ,通过测定传感器探头的荧光滞后相移来测定氧气的浓度 .该传感器响应时间快 ,抗干扰能力强 ,具有较高的检测精度、较好的重复性和稳定性 .

光纤传感与控制技术在油田联合站的应用研究

将光纤传感技术引入油田联合站 ,解决原油储罐液位检测和报警、储罐负压检测和报警、原油流量检测和信号远传、三相分离器油、水液位检测与信号远传。采用分布式控制技术和网络技术组成先进的生产过程控制系统和安全监控系统 ,实现联合站生产、安全实时监控与管理 ,并将联合站实时的生产和安全信息联入油田开发网和安全信息网 ,为油田经营管理层的决策工作提供及时、全面。

三维光纤陀螺系统分布式测量思安江面板堆石坝挠度

本文阐述高砼面板堆石坝面板挠度监测技术的最新进展,作者提出并首次在思安江砼面板堆石坝实现砼面板挠度三维光纤陀螺(FOG)系统的测量技术,取得令人关注的科研成果。研制的三维光纤陀螺具有小动态、高精度的特点;FOG系统运行管道和测量小车的设计是合理的,且测值稳定、可靠、重复性好。

一种准分布式光纤光栅漏油传感器

分别对两种结构的传感头组成的分布式光纤Bragg光栅漏油传感器进行实验后得出,具有限位装置的传感头组成的传感系统综合性能好于由另一种结构传感头组成的传感系统。具有限位装置的传感头不仅有较好的漏油检测响应性能,而且能防止相邻信号间的串扰,同时能很好保护光纤光栅不被拉断,更重要的是它受温度干扰较小。

采用静电自组装技术在光纤上制备光学薄膜的研究

采用静电自组装技术在石英玻璃光纤和显微镜载玻片上制备了二氧化钛胶体与阴离子聚电解质 PSS、二氧化硅胶体与阳离子聚电解质 PDDA的复合薄膜 ,研究了薄膜的光反射性能 .在光纤端面上交替沉积光学厚度为λ/4的 PSS/Ti O2 高折射率薄膜和光学厚度为λ/4的 PDDA/Si O2 低折射率薄膜 ,可以获得λ/4多层高反射膜 ,使样品表面的反射性能大大提高 .

基于边缘滤波器光纤光栅波长解调技术的研究

描述了基于边缘滤波器、自参考、可带中心波长自动跟踪的光纤光栅波长解调器。主要应用于水声信号的检测,中心波长自动跟踪范围为16.6nm,解调器的静态测量的相关系数为0.9948,最小分辨力为13pm,动态范围为490pm,动态测量的带宽为10Hz～5kHz。

高分子膜及其在光纤气体传感器中的应用

高分子膜具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点,是光纤气体传感器中固定指示剂的优良基质材料。简单介绍了用于光纤气体传感器的高分子膜的特点、制备方法及其性能影响因素,综述了近年来基于高分子膜的光纤气体传感器的研究进展。

一种有保护装置的光纤光栅漏油报警传感器

采用机械限位原理,设计和组装了一种有保护装置的光纤Bragg光栅漏油传感器。该传感器在检测过程中,通过限制敏感材料的膨胀长度能有效防止光纤光栅因承受较大的应力而断裂,同时,能克服分布式光纤光栅漏油检测系统中相邻信号之间的串扰,并具有较短的响应时间,其漏油报警响应时间小于4min。