布里渊动态光纤光栅及其在分布式传感中的应用

基于受激布里渊散射的布里渊动态光纤光栅(BDG)是近几年提出的一项新技术,相比于传统的光纤光栅,具有读写分离、位置可调、光谱可调和快速重构等优势,是光纤通信及传感领域最活跃的研究热点之一,尤其是在分布式传感领域可同时获得高空间分辨率和高测量精度,打破了传统时域系统中声子寿命的限制。从技术发展脉络综述了BDG的研究现状与最新进展,重点介绍了基于BDG的分布式光纤传感技术与应用,并就目前该领域存在的主要问题以及技术发展的主要趋势进行了探讨。     

引入应变灵敏度矩阵的探针形状光纤测量方法

介入探针形状监测技术能够为医生在手术中提供重要参考信息,是保证手术安全性的必要手段。为提高介入探针形状测量精度,文中提出一种引入应变灵敏度矩阵的光纤光栅传感阵列介入探针形状测量方法。首先,基于光纤光栅传感理论,分析了植入在探针中光纤光栅波长漂移量与其应变的关系,同时引入了应变灵敏度矩阵,研究了光纤光栅中心波长漂移量与其弯曲曲率的关系。然后,推导了探针的局部单元几何参数关系和坐标转换方程,建立了基于光纤光栅的探针形状测量模型。最后,为了验证引入应变灵敏度矩阵对形状测量精度的影响,对植入光纤光栅传感阵列的介入探针进行了不同弯曲状态下的形状测量实验,对比分析了引入应变灵敏度矩阵前后形状测量的误差。实验结果表明,引入光纤光栅应变灵敏度矩阵可有效提升介入探针的测量精度,在不同弯曲情况下,介入手术探针末端偏移量平均误差降低了1.385 mm,最大误差降低了3.317 mm。文中所提出的基于光纤光栅传感阵列的形状测量方法在介入手术柔性医疗器械的形状重构方向具有广阔的应用前景。     

用于消除振动影响的光纤电流传感器结构

与传统电磁式电流互感器相比，基于法拉第效应的光纤电流传感器有许多明显的优点，因而获得了广泛的研究。光纤的固有双折射是影响传感器精度的主要原因，如何消除双折射也是研究的关键问题。这种双折射不仅与光纤本身的性能有关。还与工作时的环境温度、振动等因素有关。当传感头受到强烈振动时，所产生的机械应力将使传感光纤的固有双折射发生变化．影响输出光的偏振态．使传感器精度下降。提出了一种对称型的传感器结构．采用两套相同的光源及探测器．使传感光纤中形成传播方向相反的两束光．利用应力双折射的互易性补偿振动影响。实验表明．该结构可使传感器性能得到明显的改善．在10g的振动强度下．测量结果的线性度达到了二0．3％以下。     

单频光纤激光器

光纤传感一般指布喇格光栅 ASE宽带光源结构的光时域反射机制，尽管这种解决方案在解调方面大多依赖国外产品，但还是得到了相对广泛的应用，尤其是在桥梁、建筑物、马路和油罐等领域，一般可以满足中低端的民用需求。窄线宽单频光纤激光器的出现为人们打开了光纤传感的另一扇门，而且其应用价值和社会意义更为重大!不同于普通光纤传感应用，该解决方案是专门针对超远距离、超高精度和超高敏感度市场应用，例如石油勘探、军事国防、管道监控、激光雷达和海底通信等，是光纤传感技术发展之最新成就。本文所介绍的光纤传感技术起源于激光雷达的FMCW原理，采用相干探测进行检测，利用光纤本身进行直接传感，完全可以构建低成本的分布式传感网络，具有巨大的经济效益和现实意义。     

厘米级分辨率布里渊光纤传感器研究进展

介绍了一种新的布里渊传感方法 -预激发声场法,分析了基于布里渊回波和动态光栅的两种预激发声场的传感技术,详细介绍了两种技术的传感原理及其传感系统,指出了此方法的关键技术。该技术可以突破空间分辨率只有1m的限制,具有高测量精度、高空间分辨率的优点。最后探讨了布里渊分布式光纤传感技术的发展趋势。     

布里渊光时域光纤传感中的快速测量技术

布里渊光时域光纤传感是一种连续分布式光纤传感技术,可广泛用于获取沿传感光纤的温度和应变等物理量分布。如何提高布里渊散射信号的测量和处理速度,以满足工程应用中的快速测量需求,是布里渊光纤传感领域研究者的主要关注点之一。文章通过分析传统布里渊光时域光纤传感系统的耗时来源,综述了近年来基于频率调制、功率谱测量、图像处理去噪和布里渊谱拟合方法改进等布里渊光时域传感中的快速测量技术研究进展。     

实现高精度、高稳定性的工程化光纤光栅解调系统的研究

气体池是利用气体的吸收光谱几乎不随温度和压强变化的特性而制作出的波长标定器件。我们利用可调谐F—P窄带滤波器作为核心解调器件，结合波分、空分复用技术，同时利用H^13CN气体的吸收光谱作为标准波长参考，对系统进行实时波长校正。设计实现了1550nm波段的高精度高稳定度的光纤光栅传感系统，传感波长测量范围40nm，波长测量精度为1．3pm。相比于传统参考光纤光栅的波长参考方案，测量精度提高了一个数量级，并且系统可靠性也大大增加，更适合工程实际应用。     

光纤光栅振动传感解调方法的研究

光纤光栅振动传感是光纤光栅的重要应用之一。本文首先介绍了光纤光栅传感的一般原理,接下来综述了5种常用的振动传感的解调方法及原理,并分别给出了其典型的实验装置结构图,分析了其特点和性能（尤其是测量精度）,为基于光纤光栅的振动传感装置的解调部分的设计提供了依据。     

反射式光纤传感器在高清晰度CPT荫罩振动测试中的应用

文中研究了反射式光纤传感器在高清晰度CPT荫罩振动测试中的应用，系统采用反射式光纤传感器和高速数据采集电路，实现了对测试荫罩位移振动过程的实时、非接触、快速地测量，充分发挥了激光光纤传感测量方法的突出优点。     

分布式光纤温度和应变传感技术的研究进展

文章针对分布式光纤传感技术现状,介绍了基于相干光时域反射和双脉冲布里渊光时域反射的两种光纤传感技术,这两种温度和应变传感具有高测量精度、高空间分辨率等优点,可广泛应用于国防、科研等领域.详细分析了两种传感方法的系统方案和实现原理,指出了每种方法的关键技术及创新点.探讨了分布式光纤温度和应变传感技术的发展趋势.     

光交换系统中二维光纤输入列阵的精密检测实验研究

高速传输的信息网中,需要有高速的信息交换与之相适应。用光交换代替电交换,已是人们的共识且正在致力于这方面的研究。光纤列阵是光交换模块的E/O接口,精度要求很高,需要有精密的检测跟踪,才能保证其研制精度。用CCD摄像头成像,送入PIP图像板,经计算机软件处理控制进行检测,取代常规的机械检测,精度可达1μm,甚至更小,方便适用,能够满足较高精度的科研检测要求。     

光谱吸收光纤气体传感技术探讨

简述了光纤气体传感器的基本特性.介绍了几种光谱吸收光纤气体传感的方法.详细阐述了各种传感原理.分析了影响光谱吸收光纤气体传感精度的因素.     

基于光纤智能夹层的损伤检测系统

介绍了基于光纤智能夹层的损伤检测系统以及该系统的两个关键技术:光纤传感器与材料结构集成以及与静载荷损伤检测算法。标准化、模块化的光纤智能夹层是光纤智能夹层解决了光纤传感器与结构集成的一种实用方法。用聚酰亚胺光制作的纤智能夹层便于存储、运输和埋置,并且可以很方便地埋入或粘贴材料结构,埋入结构对结构的强度和传感器的灵敏度影响不大。为了适应Bragg光栅解调仪的解调速度,本系统采用基于静载荷损伤识别算法。该算法只要求使用结构应变参数,并不需要使用挠度、位移等参数;不需要建立结构的有限元模型;不需要使用优化算法。因此,该算法具有高效、成本低的优点。所设计的软件通用性好,可应用于不同结构和不同类型的损伤。该系统应用于机翼盒段,并成功地实现对盒段上螺钉松动的检测。     

航空发动机用光纤叶片振动传感探头的研制

主要介绍了一种制作光纤叶片振动传感器探头的新工艺,该工艺选用特殊的大芯径精密陶瓷插芯,采用了一种创新性的光纤定位技术,利用该工艺制作的光纤叶片振动传感探头经试验验证完全满足航空发动机叶片振动参数的测量要求.     

基于光纤声发射传感技术的桥梁监测实验研究

光纤传感器耐久性好,体积小,质量轻,易于实现分布式检测,能满足桥梁等土木结构的实时健康监测.该文设计了一非本征光纤法布里-珀罗(F-P)传感器结构,分析了光纤F-P声发射传感机理,建立了基于光纤F-P声发射传感技术的检测系统,用于混凝土桥梁健康状况的实时在线检测.实验结果表明,该传感器结构简单,体积小,成本低,制作容易,能有效用于桥梁健康监测,易于实现商品化.     

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。     

光纤传感器实验系统的研究与实现

叙述了光纤传感技术和光纤传感器工作原理,详细介绍了光纤传感器实验系统的组成,对光纤传感实验系统主要的实验项目进行了较全面的理论分析与实验研究.其中,光探测器i-P特性测试实验获取被测光探测器的i-P曲线及其响应度的方法比较独特.     

一种全光纤电流传感器温度补偿方法

为了解决传感光纤的弯曲、扭转以及外界工作环境的变化导致全光纤电流传感器测量精度降低的问题,提出了一种基于输出椭圆偏振光长轴斜率的全光纤电流传感器温度补偿方法。论证了椭圆偏振光长轴斜率能够反应输出椭圆偏振光的光椭率的大小,利用TMS320F28335和对应算法求出斜率,实验中使用输出椭圆偏振光长轴斜率对传感器进行修正并进行了实际测量。结果表明,基于该修正方法的测量系统,实现了在单次变温条件20℃~60℃内变化时测量结果偏差满足0.2s。这一结果对全光纤实用化研究是有帮助的。     

基于反射式塑料光纤传感器的微位移测量技术研究

近年来,高精度的位移测量精度要求越来越高,为响应这一需求,本文依据待测位移量可由反射光强变化得出的原理设计了一种基于塑料光纤的位移传感器.本文所涉及的光纤位移传感器以静态拉伸式杨氏模量测量实验中钢丝长度的微小变化为待测量进行设计.在整个传感器系统制作完成后,结果显示,在0~3mm的位移范围内,测量输出与实际位移成线性关系且线性度为0.6%,在较大位移区间内实现了具有良好线性度的测量,同时,根据实验结果测得灵敏度为2.13mV/μm,保证了测量的精准度.这种设计方法的使用扩大了塑料光纤的应用领域,同时,优化了传感器的精准度和线性化精度等性能指标.