具有自标定功能的光纤光栅位移传感器

为了解决光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)位移传感器易受温度、振动等外界因素影响而导致测量重复性差的问题,本文利用磁铁非接触的力传递特性,以光纤光栅为核心元件,工字型梁、永磁体等为辅助元件研究了一种无接触的FBG位移自校准装置。利用移动端磁铁与位置标定端磁铁位置重合时,工字型梁所受磁力最大,进行位置信息的自校准,进而提高FBG位移传感器的测量重复性和测量精度。通过将自校准装置安装在卷尺结构的位移传感器上,对其传感特性展开实验研究,结果表明:在0~360 mm的测量范围内,校准前平均均方根误差为5.838 mm,校准后平均均方根误差为0.953 mm。本文采用自校准装置在很大程度上提高了FBG位移传感器的测量重复性,为位移传感器的环境适应性优化提供了一种新方法。

超快吸附过程太赫兹时间分辨光谱表征与评价

挥发性有机物(VOCs)污染防治是国家环境保护和人群健康防护的迫切需求,吸附法被认为是最有效的VOCs处理方法之一。当前吸附机理认知存在局限性,阻碍了其工业应用,探明微观吸附机理是实现高效处理VOCs急需解决的关键问题。现有常规微观吸附特征表征方法无法直接实时监测超快吸附现象,需要不断发展新理论、新技术。近年来,太赫兹波在表征吸附过程方面展现出巨大潜力:吸附过程中弱相互作用(范德华力、氢键)的振动模式均在太赫兹波段,化学键断裂与生成引起的表界面移动载流子变化随浓度不同太赫兹响应特征不同,利用太赫兹波谱光学参量(吸收峰、幅值、波形等)在表征吸附特征方面取得了重要进展。吸附过程中化学键的断裂、生成均在皮秒量级,太赫兹波因时间分辨率局限性无法直接获取亚飞秒时间尺度下的有效信息。太赫兹时间分辨光谱在超快过程监测领域的不断突破,在时间尺度上满足了探究超快吸附过程的需求,为揭示微观吸附机理奠定了基础。详细介绍了吸附特征太赫兹波谱表征与评价的研究进展,总结了近几年太赫兹时间分辨光谱在表征超快过程方面的突破性研究,最后提出了太赫兹时间分辨光谱在超快吸附领域的发展方向和面临的主要挑战。

基于KMeans的MG-Y激光器准连续调谐方法

【目的】光纤光栅传感系统的光源为系统提供能量,稳定且连续的光源对于整个解调系统的应用至关重要。当将调制光栅Y分支(MG-Y)激光器作为光纤光栅解调系统的光源时,需解决MG-Y激光器难以在所需特定波长范围内快速获得稳定且连续的波长调谐问题。【方法】为实现MG-Y激光器快速获得稳定且连续的波长,文章提出了K均值(KMeans)聚类模型,并将其运用到MG-Y激光器快速获取高质量电流-波长查找表(LUT)的构建方法中。【结果】通过KMeans聚类模型方法结合MG-Y激光器调谐特性,可以快速获得构建LUT中相位调谐区域内最优调谐参数曲线的质心点,消耗时间约18.26 s,再依据MG-Y激光器自身的左、右和相位的调谐特性,采用均匀插值的方法来实现MG-Y激光器的波长精细调谐。使用KMeans聚类模型得到全调谐范围LUT,按照一定间隔筛选得到目标LUT。激光器按照该目标LUT下发命令的输出波长,实测波长的均值与目标波长的误差绝对值的均值为0.18 pm,误差绝对值的标准差为0.52 pm。从而可将MG-Y激光器作为光纤光栅传感系统的稳定光源来使用。【结论】经实验验证,传统的人工完成寻找每个相位调谐区域找到质心点的用时至少需要。30 min。通过KMeans聚类模型方法,完成同样操作,能大幅缩短寻找质心点的时间。并且通过该方法可控制MG-Y激光器实现输出准连续调谐的稳定波长。