基于再生光纤光栅的高温传感器工程化封装技术

针对再生光纤光栅在高温场中机械强度降低,不耐烧蚀等实际问题,开展了再生光纤光栅(RFBG)高温传感器的工程化封装技术研究,提出了一种应用刚玉管的双层管式无应力耐高温工程化封装结构,该结构可通过调整固定法兰机械尺寸实现对高温热电偶传感器的兼容替换。通过850℃高温退火得到了再生光纤光栅高温传感器,并对其进行标定。结果表明:使用该结构封装的光纤光栅,经高温退火后,光纤光栅保护良好,产生再生现象,得到的再生光纤光栅高温传感器升温过程的灵敏度为0.0150 nm·℃^(-1),降温过程的灵敏度为0.0148 nm·℃^(-1)。

基于椭圆位移放大结构的光纤光栅位移传感器

针对采用悬臂梁或变形圆环作为光纤光栅位移传感器的弹性形变结构时,位移灵敏度较低的问题,采用新型的椭圆位移放大机构对位移探杆的微小位移量进行放大,改变椭圆放大器的机械尺寸调整传感器的位移分辨率.当椭圆位移放大机构的长度为60mm,宽度为19.8mm,中间最大宽度为30mm时,探杆的机械位移放大倍率约为2倍.当量程变化为0~100mm时,实验测得光纤光栅位移传感器的分辨率为6.1pm/mm,位移量和对应波长移动线性相关系数为0.998 52.适于机械装备和土木工程的结构位移高精度在线监测.

基于Matlab GUI的波长调制型SPR传感器虚拟实验平台

表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感器具有灵敏度高、响应速度快和抗干扰等特点,在生物传感、环境监测和食品安全等方面得到广泛应用。以波长调制型SPR传感器为研究对象,对波长调制型SPR反射功率谱进行仿真,运用Matlab软件中的GUIDE模块建立可调节参量的波长调制型SPR传感器仿真界面,实现可视化虚拟实验平台的设计和开发。构造高灵敏度SPR传感器的前提是对系统各层材料、入射角和入射波长等参数进行优化设计,所研究虚拟实验平台可以通过数值模拟分析SPR传感器的性能及最优化参数,以此来对传感器的系统和结构进行改进和设计。

基于FPGA的可调谐光纤激光器频率锁定控制电路

根据PDH(Pound-Drever-Hall)稳频技术原理设计了基于FPGA的可调谐光纤激光器频率锁定控制电路,利用Matlab/Simulink建立频率误差信号解调电路模型,仿真结果表明能够输出频率误差信号。以FPGA为核心控制A/D采集光电探测器探测的信号,结合DDS(Direct Digital Synthesizer)技术在FPGA内部实现混频和低通滤波的功能,实验结果与仿真结果相符,能够解调出光纤激光器输出激光的频率锁定误差信号。根据此误差信号调节反馈电压,改变受压电陶瓷调谐的有源相移光纤光栅峰值谐振波长,实现对激光器的频率锁定,为光纤激光器稳频系统的集成化奠定了基础。

基于FPGA的双路光纤激光拍频信号解调电路设计

设计了一种基于FPGA的拍频信号解调电路用于实时解调双路光纤激光的频差信息。应用ADF4351频率合成器芯片与ADL5801混频器芯片组成混频电路,设计了将光电探测器响应的射频(radio frequency,RF)域拍频信号下变频为中频(intermediate frequency,IF)信号的调理电路;以5CGXFC5C6F27C7N芯片为核心并结合快速傅里叶变换(FFT)进行时频转换,实现了拍频信号实时解调的FPGA解调电路。实验证明,该电路可实现0.41~3.45 GHz宽频带范围内的拍频信号实时检测,频率分辨率为7.6 kHz。

冲击波超压数据采集装置的设计与实现

为了准确评估爆炸性武器的效果,需要对爆炸产生的超压冲击波信号进行动态采集分析。根据爆炸信号的特点及超压冲击波信号采集的实际需求,设计制作了以双嵌入式芯片为控制单元,结合ADS7891芯片对ICP113B26传感器进行动态采集,采用LoRa与WiFi(远程和近程)相结合的无线通讯控制方式,能够完整记录爆炸产生的冲击波的全过程,在测量的同时数据同步存入SD卡,测量数据可通过SD卡导入或通过WiFi传输至计算机进行系统分析,该装置在军工靶场的兵器测试领域有广阔应用前景。

基于倾斜光纤布拉格光栅的乙醇汽油中乙醇含量检测

为替代现有加油站人工测量乙醇含量方式和提高站端油品质量检测效率,基于倾斜光纤布拉格光栅(TFBG)对外界折射率的敏感特性,使其能够反映出乙醇含量不同导致的乙醇汽油折射率变化,提出一种对乙醇汽油中乙醇含量进行现场实时检测的新方法。利用耦合模理论对TFBG的光谱特点进行了分析,并探究了TFBG在乙醇汽油中乙醇含量检测过程中的传感特性。实验结果表明,所提方法在乙醇含量为8.3%~14.3%的乙醇汽油检测中的灵敏度为6.5 nm/RIU(RIU为折射率单位),线性拟合度为0.949。通过波长解调方法对E10乙醇汽油样品进行传感器的检测精度验证,乙醇体积分数的检测值为10.2%,相对误差为2%,验证了TFBG用于乙醇汽油中乙醇含量检测的可行性。