利用光纤传感器的脉象仪研究

本文叙述了所研制的脉象仪的原理、结构和实验结果。用特殊设计的光纤位移传感器作为脉象传感器。将它放在待测的脉动部位，它将感受脉象，并将此脉象信息传递给传感器的反射膜。反射膜随脉象产生不同角度的倾斜，从而改变进入接收光纤的光信号。此光信号的变化将反映脉象信息。携带脉象信息的光信号经光电探测器转换为电信号，又经放大、滤波、整形之后在显示器上显示脉象图。分析脉象图的频率、幅度及其规律性，并通过与典型病人的     

一种具有迈克耳逊结构的新型光时域反射仪

利用传输光纤中后向瑞利散射光携带有光纤位置、外界振动等信息的特点,采用光纤迈克耳逊结构构成干涉型光时域反射仪,有望以分布方式传感沿光纤的微小振动信号.文中设计了一种新型结构的分布式光纤振动传感器,该传感器用3dB耦合器将波长为1310nm的红外激光分为两路相干光:参考光和传感光,它们中的后向瑞利散射光在耦合器处发生干涉,干涉信号的变化点对应于振动点所在的位置.将没有振动信号、加微小振动信号和加损耗干扰三种情况分别作用于传感光纤并进行了试验对比.结果表明,在微小振动的情况下,光强变化微弱;加损耗时,光强变化显著,定位准确.     

级联光栅硅胶封装的脉象传感器研究

提出了一种基于级联光栅的脉象波传感器。相同参数的两个光纤光栅组成级联光栅并植入硅胶腕带中,其中一个光栅作为传感光栅被用于感知脉搏信号,另一个光栅作为匹配光栅被用于解调。由于两个光栅参数完全相同,其反射峰重叠,传感器反射光谱表现为单个反射峰。脉搏搏动产生的应变变化对传感光栅进行调制,导致传感光栅反射峰的中心波长产生偏移,进而导致传感器反射光的强度变化。通过对反射光的强度进行监测,即实现了脉象信息的测量和提取。实验中分别测试了健康男性青年和老年受试者,以及同一个健康男性受试者上午8时和下午8时的脉象信息。结果显示,传感器可有效提取不同受试者的脉象特征点,测试结果符合中医脉象理论。当环境温度变化时,级联光栅中两个光栅的反射峰以相同速率向同一方向偏移,传感器反射光谱的强度不变,因此该传感器不受环境温度影响。此外,该传感器具有结构简单、解调方便、成本较低等优点,在脉象测试中具有一定的应用潜力。     

基于布尔电路直接调制的混沌光时域反射仪

研制了一种基于布尔混沌直接调制激光器的混沌光 时域反射仪(COTDR),用 于实现光纤故障的高精度诊断。仪器利用布尔混沌作为调制信号,经驱动电路直接调制分布 反馈(DFB)激光器输出混 沌激光;混沌光经光纤耦合器分为两路,一路作参考光,另一路作探测光,注入到被测 光纤中,由故 障点反射的回波信号与参考光经光电转换后进行同步采样。最后对两组采样数据进行互相关 处理,根据相 关峰值判断故障点位置。实验结果表明,本文的COTDR能够检测到光纤的不匹配连接点和断 点等反射事件,并在 98km测量范围内可实现与距离无关的24cm空 间分辨率 。本文的COTDR结构简单、成本低,易于实现集成化和产品化,符合工程应用的实际需求。     

分布式光纤温度传感器的研究现状与发展趋势

综述了基于光时域反射技术(OTDR)和光频域反射技术(OFDR)，以光纤中光散射效应(布里渊效应、喇曼效应)作为温敏信号的分布式温度光纤传感器的特点、原理和研究现状，并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势。     

光纤F-P应变传感器光纤端面反射率优化

讨论了光在F-P腔内的传输损耗,并分析了损耗对传感器输出信号质量的影响,进而提出了通过提高反射光纤端面反射率的方法来改善传感器输出信号的质量。为了使传感器在其工作腔长范围内的输出信号整体上具有尽可能好的对比度,采用最小均方误差法确定了反射光纤端面的最优反射率值,为F-P传感器制作中光纤端面反射率的确定提供了指导。     

用于测量折射率的光纤迈克尔逊干涉型传感器

提出了一种基于单模光纤-四芯光纤-薄芯光纤(SMF-FCF-TCF)迈克尔逊干涉结构的折射率传感器。采用直接熔接的方式将各光纤进行熔接,由于各光纤之间纤芯的直径不匹配,因此在光纤的熔接处会发生光的激发和耦合。薄芯光纤端面涂覆有一层银面反射膜并用紫外固化胶进行保护来增强光在端面的反射率。四芯光纤作为传感结构中的耦合器,激发了更多的光进入薄芯光纤的包层中,提升了传感器的灵敏度。对传感器的折射率和温度传感特性分别进行了实验探究,实验结果表明,在折射率1.3333~1.3794范围内的灵敏度为137.317 nm/RIU,线性度为0.999,并且温度对传感器的影响较小。该传感结构熔接方式简单,在折射率测量领域具有一定的应用前景。     

基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅振动传感器的动态解调

提出一种基于级联长周期光纤光栅(CLPG)的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器动态解调方法。宽带光源发出的光经FBG反射后,进入到CLPG,经过CLPG调制后FBG反射光强会发生变化。通过温度测量实验对监测系统进行静态标定,再将FBG传感器粘贴于铝板表面,采用该系统监测简支铝板结构在低频和高频下的振动信号。系统采集到的动态信号时域波形及频谱与涡电流位移计的测量结果相吻合,表明该监测系统可实现2kHz以下的动态信号测量。     

《学报》与我们共同成长

研究了一种基于长周期光纤光栅的振动传感器波长解调方法,可解调波长范围为1 522～1 538 nm.宽带光源的出射光经光纤布喇格光栅反射后,入射到长周期光栅,经长周期光栅调制后光纤布喇格光栅反射光强会发生变化.通过对谐振波长处光功率的探测,实现光纤布喇格光栅静态、动态信号的监测.通过温度测量实验对监测系统进行标定,实验中光纤布喇格光栅传感器波长偏移量与系统输出电压成线性关系,比值为0.01 nm/mV.将传感器粘贴于铝板表面,采用该系统解调简支铝板结构的微小振动引起的波长变化.系统采集到的动态信号时域波形及频谱与涡电流位移计的测量结果相吻合,表明该系统可实现1 kHz以上的动态应变测量.     

基于可调谐珐珀滤波器的光纤珐珀传感解调系统研究

在光纤法珀（Fabry Perot.简称F-P）传感解调系统中，获取传感器反射信号的光谱成分是一种实用的方法，论文从可调谐珐珀滤波器波长选择特性的原理出发，提出使用可调谐珐珀滤波器获取传感器反射信号的光谱，从而实现光纤珐珀传感器的腔长信息解调，并在此基础上使用DSP为控制核心搭建了该系统，实验证明了方案的可行性。     

三分量全保偏光纤加速度传感器的研究

报道了三分量全保偏光纤加速度传感器的实验研究结果。传感器由6个弹性柱体共同支撑1个质量块构成三分量结构,由3个迈克尔逊全保偏光纤干涉仪共用一个光源组成。光学部分采用全保偏光纤干涉仪结构,消除了干涉光束偏振态随机变化引起的信号衰落,采用光频调制相位载波解调信号处理技术,消除了相位随机漂移引起的信号衰落,从而实现了对加速度信号的稳定检测。传感器的工作频带为5~500 Hz,加速度灵敏度达到660 rad/g,系统最小可测相位差为10-5rad,最小可测加速度达1.5×10-7m/s2,工作频带内加速度灵敏度变化小于2 dB。三轴加速度灵敏度和频率响应曲线与理论分析的结果基本一致。     

拉曼散射分布式光纤温度传感器的设计

文章论述了基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布式光纤温度传感器系统，对其信号处理技术进行了全面而深入的研究。采用光时域后向散射技术来获取温度信息，并用时域信号数字积累平均方法来提高系统的信噪比，据此建立了分布式温度传感器。     

利用双激光光源监测甲烷浓度的光吸收法光纤传感器

基于Lamber -Beer定律 ,利用波长为 1.3 3 μm的脉冲lnP/InGaAsP半导体激光器作为测量光源 ,用低损耗的光纤进行光信号的传输并以钽酸锂热释电探测器作光电转换器件 ,设计出了一种新颍的远距离监测甲烷浓度的光纤传感系统。以此光纤传感系统为探头 ,设计出了一种可实时监测甲烷浓度的仪器 ,并能实现 3km的远距离遥测。介绍了该光纤传感系统及由该光纤传感系统构成的监测仪器的基本结构与工作原理 ,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法 ,并给出了监测仪器相应的技术指标     

夹角式强度反射型光纤声传感器

介绍了一种基于反射式强度型光纤传感原理的光纤声传感器,该传感器通过光纤模块将发射光纤和接收光纤的夹角固定为60°,同时采用基于微加工技术制作的反射振动膜片敏感声音信号并调制光信号强度.建立了该传感器的理论模型,并通过仿真和实验分析得到系统的最佳工作距离为8 μm,灵敏度为2.49 μW/μm.实验测试结果表明,该声传感器样机对声音的探测灵敏度为30 mV/Pa,同时给出了样机的频率响应及线性度测试结果.     

具有实时修复功能的光纤微弯传感器研究

针对光纤微弯传感器在强扰动信号作用下,因传感光纤弯曲半径小于极限值,致使光纤受损及传感器失效的问题,实验采用自制的短波光固化剂,通过将其封装至已预置有传感光纤的高聚物套管中,利用He-Ne激光器和短波LED分别作为检测和修复光源,研制了一种既能在线自诊断传感器健康状况,同时又能对受损光纤进行实时修复的光纤微弯传感器.实验结果表明:该传感器具有修复时间短、修复效果好等特点.     

新型快速自修复光纤传感器的设计与性能

针对光纤微弯传感器在强扰动信号作用下,因光纤受损而丧失部分或全部功能的问题,进行了关于传感器自修复的研究.该传感器采用自制的具有良好光学、机械和粘接性能的短波光固化修复剂,将其注入预置有传感光纤的柔性空心纤维中,设计了一种可以实现在线自诊断和实时自修复的双窗口(长波检测、短波修复)智能光纤微弯传感器.对修复时间、修复效果进行了实验和分析.结果表明,该传感器自修复时间短,修复后机械和光学性能良好,并能实现多点修复.     

1053 nm掺Yb光纤放大器脉中放大实验研究

本文给出掺Ｙｂ光纤脉冲放大的实验结果,在一段长１８ｍ的Ｙｂ光纤中获得了超过２６ｄＢ的增益．利用１．０５３μｍ单模ＬＤ激光器作注入信号．重复频率为１ｋＨｚ,脉宽分别为１μｓ、２μｓ、５μｓ、１０μｓ．增益与泵浦功率等关系的实验结果表明增益对泵浦功率、光纤长度和信号功率敏感。当小信号放大时,输出脉冲不失真,表明该放大器可用于高脉冲能量激光的前置放大．     

基于光纤压力传感器的管道监控系统研究

针对运输管道埋设于土壤中面临的泄漏或堵塞点难发现、难定位的问题,结合光纤压力传感器高灵敏度、高抗干扰的特性,设计了一种基于光纤压力传感器的管道监控系统。系统采用包覆有合适热膨胀系数材料的单模光纤组成的偏振型压力传感器,能很好地克服外界环境温度扰动;采用模块化设计的压力敏感探头以20 m间距均布于管线上,形成信号点阵列源;结合点阵列数据重构与插值定位算法确定故障点的位置。结果表明:该系统的光纤压力传感器可有效克服温度变化对传感测量的不良影响,5.5 km范围内对故障点的定位精度在1 m内。     

具有嵌入式环形拓扑结构的光纤传感器网络

提出了一种基于光学低相干反射（OLCR）技术的嵌入式双环形光纤传感网络。给出了光纤传感网络结构、空分复用（SDM）原理，分析了网络中传感器的信号特性，对携带10个传感器的传感网络进行实验研究。理论和实验研究表明，通过改变环形网络中传感器的安放位置与布设数量，对网络的传感特性进行优化，可以提高传感系统的复用能力。此结构可嵌入智能结构中，用于准分布应变或温度的测量。     

本征型光纤倏逝波化学传感器的研究

为了克服传统光纤化学传感器的不足,本文提出基于倏逝波原理的本征型光纤化学传感器。根据光线理论数值分析了传感器几何结构参数,溶液折射率与灵敏度的关系。通过化学腐蚀方法制备出不同参数结构的传感器,进行实验系统设计,并用不同浓度亚甲基蓝对这些传感器进行了实验研究。实验结果与数值计算结果一致,传感区纤芯越细,越长,其灵敏度越高。为了提高传感器灵敏度并保证纤芯不至于太细而折断,应少减小传感器直径,有效增加其长度。