基于交流反馈的光纤磁场传感器相位解调方法

针对光纤磁场传感器中相位解调的技术难题,研究基于闭环反馈的解调方法用于提高传感器的测量灵敏度和精度;在传感臂施加高频调制磁场,在参考臂施加低频相位调制信号;从理论上,推导出传感器的输出信号及各次谐波分量的幅值特性,选取相位调制信号的2倍频分量作为误差信号,经比例和积分运算后反馈到参考臂;借助Matlab/Simulink对闭环反馈控制方法进行仿真研究;仿真结果表明,闭环反馈控制方法比当前广泛采用的相位载波方法精度更高、抗噪声能力更强。     

基于高频注入法的永磁同步电动机无传感器矢量控制

提出了一种在零速或是低速时无传感器的永磁同步电动机矢量控制方法。该方法基于永磁同步电动机的凸极效应原理,在两相旋转坐标系中注入高频信号来获取无传感器矢量控制时所需转子的精确位置和转速,并在此基础上给出了永磁同步电动机无传感器矢量控制系统。仿真结果表明,该方法能够准确估计转子位置和速度,满足矢量控制的需要。     

一种无刷直流电动机的转子位置重构方法

针对无刷直流电机(BLDCM)中霍尔传感器位置分辨率较低的问题,提出了一种旋转矢量谐波解耦与正交锁相环相结合的位置重构方法.该方法首先通过Clarke变换将霍尔开关信号转换成霍尔旋转矢量,随后采用谐波解耦的方法除去旋转矢量中所包含的主要高次谐波,最后基于正交锁相环技术实现转子位置的重构.仿真实验结果表明,所提出的方法在位置重构方面具有很好的性能,相比于采用谐波解耦与变带宽滤波器相结合的方法,采用正交锁相环技术能获得更高的位置精度.     

光纤传输LD推动系统的研究

本文介绍一种用光纤做光通道、激光二极管(LD)做激光源的光功率推动传感器的工作原理,微功耗测量探头的设计方法,脉冲位置调制中应用单根光纤分时双通道解决参考信号的设置,以及光反馈稳定光源等技术.上述措施使传光型光纤传感器的系统稳定性和精度等性能指标得到很大改善.由于被测信号也采用了光纤传输,使探头与仪表端只有光联接,所以本文介绍的光推动传感器可视为“准”全光学式的.     

调制信号工作频率对谐振式光纤陀螺影响的研究

在谐振式光纤陀螺中,为了解决模拟调制中对锯齿波的回扫时间和线性度的苛刻要求,提高陀螺的检测精度和标度因数的线性度,往往采用数字调制,即采用阶梯波替代锯齿波作为相位调制器的控制信号.从理论上推导了数字调制信号的工作频率与探测器输出光强之间的关系,并利用Simulinking软件仿真了调制信号工作频率对陀螺输出信号的动态范围、陀螺的检测灵敏度和谐振腔输出信号的影响,指出在陀螺系统的实际设计时,应综合考虑以上三方面的影响,合理选取调制频率的大小.     

在线式吸收型光纤干度传感器的研制

介绍了稠油开采时蒸气干度测量重要性与现有测量手段,分析现有的测量方式固有缺陷。提出了利用蒸气与液态水红外吸收峰值的差异研制光纤干度传感器的设计思路,在线式传感器的信号拾取部分采用双光路对射式结构,调制信号经高温光纤传输,信号经光电转换、放大与软件等解调处理,显示干度值或绘出干度变化曲线。     

矿用电机车永磁同步电动机无位置传感器低速稳定控制

为改善矿用电机车内置式永磁同步电动机无位置传感器低速控制的稳定性,提出了一种改进脉动高频电压注入法。该方法将高频正弦电压信号注入到估计的同步旋转坐标系直轴上,利用低通滤波器对交轴高频电流进行处理,获得含有转子位置角估算误差的信号,再将该信号输入龙伯格观测器,获取估算的转子位置信息。仿真和实验结果表明,该方法在低速段能准确估算转子位置角和转速,使电机车在低速段能平稳启动、运行和停车。     

光纤传感器研究

光纤传感器具有抗电磁干扰、耐事故能力强、小型化、精度高等优点。为促进光纤传感器在更多行业的应用,对光纤传感器的研究进展进行了总结。介绍了光纤传感器的基本组成和原理,概括了光纤传感器分类特征。按光纤在传感器中的作用,可分为功能型(全光纤型)光纤传感器、传光型光纤传感器和拾光型光纤传感器。按光波调制方式,可分为强度调制型光纤传感器、频率调制型光纤传感器、波长调制型光纤传感器、相位调制型光纤传感器以及偏振态调制型光纤传感器。按传感器目标分布方式,可分为点式光纤传感器、准分布式光纤传感器和分布式光纤传感器。阐述了光纤传感器在温度、位移和气体测量方面的应用现状,并讨论了未来光纤传感器的发展趋示。     

一种新型高速旋转叶片振动测量传感器的研究

高速旋转叶片振动实时检测技术是航空工业亟待解决的难题,传统的接触式测量方法如电阻应变片法,已不能满足测振系统对高转速、实时、全面监测的要求,并且很难做到监测所有叶片振动.为提高旋转叶片振动测量系统的性能,国外一直在发展非接触式旋转叶片测振技术.本文设计了一种新型的基于叶尖定时原理和光纤传感的、旋转叶片测振用的光纤传感器(叶尖定时传感器),满足了旋转叶片振动监测系统对叶片振动信号拾取的要求.     

斜角光纤耦合原理分析及其应用——光纤转角传感器

本文在理论上分析计算了斜角光纤的耦合关系,包括两斜角光纤绕中心轴线相对旋转及两科角光纤轴线相对错位,并介绍了斜角光纤的应用:光纤转角传感器。     

新型反射式光纤位移传感器的分析与设计

在传统反射式光纤位移传感基础上 ,提出了一种新型的可测量被测物体反射面与反射光纤端面绝对距离的光纤位移传感器的设计方法 ,并对其工作原理及特性进行了详细的分析和讨论。这种新的反射式光纤传感器可为绝对位移测量提供一种新的途径     

光纤麦克风的理论和实验研究

一种新型的反射式光纤麦克风,它利用反射式光纤传感探头实现声音对光的外调制.本文从理论和实验两方面研究了反射式光纤麦克风的可行性,并对研制的光纤麦克风系统进行了测试.利用成像原理得出了反射式光纤麦克风的光强度调制函数,根据薄膜振动理论得到了弹性膜片的固有频率和基频,Y型光纤耦合器的使用大大简化了传感器探头的结构.通过实验实现了光纤麦克风系统的预期功能.     

基于ADuC812的嵌入式光纤位移传感器

针对反射式强度调制型光纤传感器易受干扰影响和非线性问题,提出了一种嵌入式光纤位移传感器设计。它采用随机/同轴组合型光纤束作为位移敏感单元,采用嵌入式系统ADuC812对信号进行采集、两路信号相除、线性化处理和输出,消除了光源波动等共模干扰的影响,实现了线性化。结果表明:通过引入ADuC812,提高了光纤传感器的测量性能,灵敏度达到6 kV/m,线性度小于±1%,使其能得到更广泛的应用。     

光纤麦克风传感探头的设计研究

提出了一种新型反射式光纤麦克风的理论设计,首次采用了Y形单根多模反射式光纤传感探头结构的形式,并在对光纤传感探头的理论研究基础上建立数学模型,给出了接收光纤接收光强的计算公式以及光强调制的理论曲线.另外,从理论和实验两个方面设计了实验型光纤麦克风并给出系统设计的整体结构框图.     

反射式强度型光纤传感器的研究

综述了国内外关于反射式强度调制型光传感器的研究现状,指出了该类传感器的主要问题及解决的途径,展望了它在多种物理量测量中的应用。     

Multi-wavelength optical fiber liquid refractometry based on intensity modulation

A novel approach of development of fiber optic sensor for measurement of refractive index of liquids is presented. This sensor uses two fibers, mirror as reflector and liquid as medium. The light is carried by the illuminating fiber up to modulation zone where the properties of incident light is modulated by modulator. The modulated light is carried by receiving fiber to the detector. The measurement principle is based on reflective intensity modulation. A novel sensing probe is designed with outer ring of fibers acting as illuminating fibers and center fiber acting as read fiber. Using this probe, effect of wavelength on refractive index is studied.     

基于光纤传感器的转速测量系统设计

本文提出一种基于光纤传感器测量旋转轴转速的方法,入射光线经旋转轴反射面反射后,利用反射式光纤传感器采集得到强弱变化的反射光,采用频率测量法得到反射频率,通过信号处理电路进行转换,即可测量转速.该系统具有电路结构简单、精度高、抗干扰能力强、光路弯曲、测量方便等优点.     

光强调制式光纤传感器测量精度的研究

影响光强调制式光纤传感器测量精度的因素很多,对于所设计研制的用于叶轮泵高速转轴径向跳动测量的光纤传感器来说,合作对象所引起的测量误差比较突出。针对这一特点,对光在介质表面散射的特性和介质表面轮廓的分布函数进行了研究,并就其对测量结果的影响进行了仿真计算和分析,从而为该类传感器精度的进一步提高提供了依据。     

抛物型内轮廓光纤检测的数值模拟

利用光路追踪程序,设计了一种可以检测抛物型内轮廓的微观轮廓曲线的反射式光强调制型光纤传感器.从模拟结果可以看出,这种传感器能很好的实现抛物型内轮廓的检测问题,具有结构简单、非接触测量、抗电磁干扰、测量速度快等优点.本文为反射式光强调制型光纤传感器用于复杂内轮廓的非接触测量提供了必要的理论分析和设计依据.     

Interrogation technique using a novel spectra bandwidth measurement method with a blazed FBG and a fiber-optic array for an FBG displacement sensor

A double-arched-beam-based fiber Bragg grating (FBG) displacement sensor is presented. Unlike most interrogation methods by measuring the resonance wavelength shifts, this kind of FBG sensor is proposed to measure the displacement by measuring the FBG's reflective spectra bandwidth using a blazed fiber Bragg grating (blazed FBG) and a fiber optic array. According to the strain distribution on the novel double-arched beam surface, the positive and negative strain will act on only one FBG, which is stuck on the beam surface. Thus, the positive and negative strain will make the spectra broaden as the displacement increases. What is more, the problem of cross-sensitivity in the FBG sensor is solved because temperature only affects the wavelength shift, but not the spectra bandwidth. The reflective signal of FBG sensor will be lead into a blazed FBG and the radiation light from blazed FBG with a certain radiation angle will be received by a fiber optic array, and then recorded by the infrared linear detector (IRLD). Based on the Gauss distribution theory, the radiation light spot size related to the FBG's reflective spectra bandwidth can be determined. Simulation and preliminary experimental results indicate the feasibility of the proposed idea.