基于保偏光纤模式干涉的温度传感技术

基于Sagnac光纤干涉仪偏振非互易的光纤温度传感器的理论、方案和相关技术,利用光强度直接测量的信号检测技术,实现了单点温度传感并进行了实验验证.实验和测试表明:这种温度传感器达到了0.01℃的温度分辨率和稳定性,通过改变温度传感头的长度和传感保偏光纤的双折射率,可方便地调节其测量范围.同时又提出了一种新的反射型保偏光纤温度传感方案并研制出微小型保偏光纤温度传感头.在此基础上,实现了多点温度测量,研制出大型变压器绕组温度监控用多点温度传感系统,在0～200 ℃的温度范围内达到了0.5℃的测量精度和分辨率,研制的传感头满足高电压绝缘和热油、热蒸汽的恶劣环境要求.     

光纤陀螺正交磁漂移研究

提出了与陀螺敏感环平面垂直的正交磁场作用下保偏光纤(PMF)陀螺产生非互易相位差(NPD)的理论,建立了相应的数学模型,并对该模型进行仿真分析和实验验证。正交磁致非互易相位差源于光纤的弯曲,与光纤环的直径、光纤直径、光纤长度及正交磁场大小等参数密切相关。理论、仿真和实验结果表明,光纤环尾纤与集成光学元件(IOC)尾纤0°熔接的保偏光纤陀螺的正交磁漂移在一定范围内随机分布,而45°熔接的保偏光纤陀螺的正交磁漂移比较稳定,其正交磁漂移与正交磁场大小呈线性关系。     

基于熊猫光纤的高灵敏度温度传感器北大核心CSCD

本实验基于模间干涉原理制作了由熊猫型保偏光纤(Panda polarization maintaining fiber,PMF)构成的马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)传感器。该传感器由于大孔径多模光纤(large aperture multimode fiber,MMF)的耦合作用,对温度表现出很高的灵敏性。当外界物理量温度变化时,传感器透射谱发生漂移,通过观察特征峰的漂移与温度变化的关系,得到传感器温度响应特性。实验数据显示,该单模-多模-熊猫-单模光纤干涉仪结构的两个特征峰波长对温度线性响应,且灵敏度为-123.80 pm/℃和-195.20 pm/℃。该传感器温度实验的重复性和稳定性效果均很好,能实现对温度的有效测量。     

一种双模光子晶体光纤模间干涉拍长的研究

保偏光纤的模间干涉拍长是模间干涉式光纤传感器设计中的关键参数,对于决定光纤的调制长度、传感系统的线性度和动态范围以及模间干涉灵敏度都具有重要作用。本文从理论上对保偏光子晶体光纤（PM-PCF）的模传输特性和模间干涉拍长进行了分析,得到PM-PCF中几个线性偏振模的传输特性和LP11偶模的两个正交偏振模截止波长,并得到了...     

基于游标效应的高灵敏光纤温度和应变传感器

提出一种基于光纤Sagnac干涉仪(FSI)和偏振模干涉仪(PMI)级联结构的高灵敏光纤温度和应变传感器。FSI作为参考干涉仪,是将对温度、应变、弯曲及扭转不敏感的椭圆芯保偏光纤(ECPMF)引入到Sagnac环内制得的。PMI作为传感干涉仪,是对光纤起偏器与末端端面镀金的熊猫型保偏光纤(PMF)的快轴/慢轴以45°角进行熔接制得的。参考干涉仪的自由光谱区(FSR)易被调整为接近传感干涉仪的FSR,从而产生光学游标效应,实现灵敏度放大。实验结果表明:所设计的级联传感器的温度灵敏度达15.56 nm/℃,是单个PMI的11.12倍;应变灵敏度达154.04 pm/με,是单个PMI的11.81倍。所设计的传感器具有灵敏度高、制作简单、稳定性好等优点,在航空航天、工业生产等领域中具有广阔的应用前景。     

基于逆压电效应的In-line Sagnac反射式光纤电压互感器

介绍了一种基于石英晶体逆压电效应的光纤电压互感器(FOVT)。传感头由两段分别缠绕在石英晶体上的等长保偏光纤构成,两段光纤之间90熔接实现两正交偏振模式互补,采用非互易的法拉第旋光器实现In-line Sagnac 反射式干涉仪结构。阐述了其工作原理,借助琼斯矩阵得到其干涉表达式,并推导出检测相位与待测电压成线性关系,结合数字闭环模型计算出互感器变比,并以此为标准衡量互感器测量精度及稳定性。实验结果表明:待测电压大于3000V时,变比的非线性误差小于0.2%。     

基于布里渊散射的保偏光纤环应力分布特性研究

保偏光纤环是光纤陀螺的核心部件,其性能受温度的影响较大,主要表现为热致互易相移,影响光纤陀螺的精度。针对该问题,提出采用应力分布法测量光纤环的温度非互易相移。通过对不同温度点的光纤环应力分布数据进行分析,建立光程对中数学模型,基于该模型对光纤环的尾纤进行适当调整,改进其光学对称性,降低由温度变化引起的非互易相移。通过陀螺整机实验表明:该方法能大幅提高光纤陀螺的精度,过程简单方便,对成品光纤环具有一定的修复作用,提高了成品率,实用性较好。     

一种基于FSI和MZI并联组合的光纤温度传感器北大核心CSCD

基于并联的干涉型滤波器的游标效应,设计了一种基于光纤萨格纳克干涉仪(fiber Sagnac interferometer,FSI)和马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)并联组成的光纤温度传感器。FSI由一个3 dB的四端口耦合器和一段6.6 m的保偏光纤(polarization maintaining optical fiber,PMF)组成,因其具有较高的灵敏度以及较好的稳定性,将其作为传感腔。MZI作为参考腔由两个3 dB的三端口耦合器自制组成,通过控制MZI两臂的长度,使这两个干涉仪的自由光谱范围(free spectral range,FSR)相接近但不相等,利用游标效应来提高该结构的温度灵敏度,然后通过改变温度来测量单个FSI与并联FSI、MZI这两种结构的波长漂移情况,从而探究温度灵敏度的放大情况。实验结果表明,单个FSI的温度灵敏度仅为-1.65 nm/℃,并联系统可以将其放大到12.9 nm/℃,增益系数为7.82,与理论结果相符,表明在相同温度下,并联结构能够明显提高温度传感器的灵敏度。该传感器能在较小的温度变化时呈现明显的波长漂移,适用于生物和工业领域的温度精细检测。     

基于光子晶体光纤的偏振模色散的动态补偿

与普通保偏光纤相比,保偏光子晶体光纤(PM-PCF)具有高双折射、低温度偏振系数等优点.文章介绍了将PM-PCF作为偏振模色散(PMD)的补偿元件用于PMD的动态补偿实验,并通过对结果的分析,验证了该补偿系统的性能.     

新型保偏光纤温度特性的测试方法

保偏光纤(PMF)在相干光通信、光纤激光器、光纤传感、光纤陀螺中应用广泛,温度稳定性是其在实际应用中的一个十分关键的问题。理论和实验分析了保偏光纤上写入光栅的特性,特别是全面分析了其温度特性。结果表明,随温度升高,偏振反射峰的间隔缩小。利用保偏光纤光栅的这一特性研究了可以高精度、方便地获得保偏光纤温度特性的新方法。测试了保偏光纤-40~130℃的温度特性,实验结果与理论分析的结果一致。     

光纤电压传感器的电光晶体与传感器设计

介绍了光纤电压传感器的敏感材料电光晶体,说明了它们的点群结构和电光特性,阐述了它们可能存在的旋光性、热光效应、热释电效应、自然双折射及其对电压测量精度的影响。指出BGO晶体是目前较理想的用作光纤电压传感器的敏感材料,并介绍了传感器的结构和设计。     

提高光纤电压传感器温度稳定性的方法

介绍了提高光纤电压传感器温度稳定性的一些方法,包括温控法、双光路温度补偿、双晶体温度补偿、硬件电路补偿和软件补偿方法,并对各种方法进行了评述。     

具有温度补偿功能的等应变梁双FBG真空静电电压传感器

为了实现高电压的精确测量,提出了一种具有温 度补偿功能的光纤布拉格光栅(FBG)真空静电电压 传感器。基于所设计的真空静电传感器 构建了高压静电电压传感实验系统,实现了静电电压的精确测量;同时,利用参数一致的双 FBG结构方案,实现 了传感器的温度补偿功能。实验结果表明:本文传感器可实现5～39 kV直流高压和交流高压有效值的测量,并且 能够达到较高的精度,5～12 kV的计算精度为1.25%,12～39kV的计算精度为0.55%,传感 曲线的拟合度为 0.99976。本文构建的系统,抗干扰能力强、精度高和 稳定性好。     

光纤传感器在坚强智能电网中的应用前景

用于电力系统的各类光纤传感器,是坚强智能电网的坚强支撑。介绍了光纤传感器的基本原理,对电力系统中应用的几种光纤传感器进行了讨论,并对其应用前景进行了展望。     

用于高压电力实验站的高精度光纤传输系统

本文介绍了一种用干高压电力实验站的高精度光纤传输系统。该系统作为计算机数据传输媒介，具有设计合理、结构简单、传输精度高、成本低等优点，可用于高压电力部门及其它恶劣环境下传递信号之用。     

动态偏振控制器驱动与性能监控系统设计

以量子安全通信系统的硬件为实验平台,研制了动态偏振控制器(DPC)的驱动模块和性能监控系统.设计中,采用嵌入式ARM控制器通过自制的驱动模块驱动DPC,同时检测DPC的输出光强,将其随工作电压变化的曲线直观显示于终端计算机上,并测量出半波电压.实验结果与理论性分析验证了方案的可行性和可靠性.     

高压大功率IGBT的驱动保护方案研究

在高压大功率逆变器的研制过程中，为了解决大功率IGBT(200A／3300V)的驱动问题，选用了Concep公司的集成驱动模块2SD315AI-33。该模块驱动功率大，有完善的保护功能，控制电路和驱动模块之间采用光纤隔离，避免了主电路对控制电路的干扰，保证了系统的可靠运行。     

220KV光差纵联线路保护在珠海电网中的运行浅析

随着光纤通信技术的发展,光纤通道在超高压线路保护中得到越来越广泛的应用。在目前实际运行当中,220KV高压线路保护装置与光纤通道连接构成系统时,存在一些必须考虑的问题。     

光纤电压传感器的温度跟踪补偿

分析了光纤电压传感器的温度特性 ,表明测量范围较宽时 ,传感器的输出易受环境温度的影响 ,并且呈非线性。提出一种基于人工神经网络的光纤电压传感器温度跟踪补偿方法。利用神经网络具有逼近任意非线性函数的特点 ,通过训练使神经网络建立在不同环境温度下传感器输出与其实际感受的电压值之间的非线性映射关系 ,实现光纤电压传感器温度全程跟踪补偿。计算机仿真表明 ,该方法不仅能有效地消除温度的影响 ,而且能在神经网络的输出端得到期望的线性输出。     

光纤陀螺本征频率和半波电压测量方法研究

针对光纤陀螺工程化过程中本征频率和半波电压测试精度低、速度慢等问题,提出了一种新的解决方法.从互易性偏置调制的机理出发,将对本征频率的测量转化为对无效调制光功率响应的尖峰脉冲的测量:根据光功率响应机理,将对半波电压的测量转化为求有效调制光功率最小值.此方法利用直接数字合成技术完成对方波的频率和振幅的调整.方案首先通过Matlb进行仿真,并在实际电路中实现.与传统人工使用肉眼的测量方式相比,此方法的测试精度高、速度快,为光纤陀螺的工程化提供了方便.