线双折射对光纤光栅磁场传感器性能影响的理论分析

本文介绍了基于偏振效应的光纤光栅磁场传感器的工作机理。利用光纤光栅的偏振效应测量磁场可以克服以前传统测量磁场使用磁致伸缩材料不适合测量瞬态磁场的缺点,而且在传感头的设计上能够更加灵活。在传感头设计中,由于光纤本身存在的线双折射会对测量结果带来影响,为了明确双折射对光纤光栅磁场性能的影响,提高测量系统的准确爱,文中利用琼斯矩阵对光纤固有线双折射对传感器的测量特性的影响进行了理论推导和仿真分析,分别对稳态磁场和瞬态磁场受双折射的影响进行了仿真分析,为基于偏振效应的光纤光栅磁场传感器下一步实验研究提供了理论参考。     

光纤光栅与电阻应变片磁场环境下应变测量的试验研究

针对磁场对传感器工作性能的影响,借助等强度标准悬臂梁,研究光纤光栅和电阻应变片在磁场环境下的应变测量特性。给出2种传感器的应变传感方程,搭建磁场工作环境,分别采用电阻应变片和光纤光栅对磁场下悬臂梁的应变进行测量。结果表明:在有周期变化磁场工况下,电阻应变片的时域波形产生周期性的脉冲,脉冲大小与变化磁场的强度成正相关关系;光纤光栅传感器的测量结果则始终维持在理论计算值左右,不随磁场的变化而产生较大波动,证明了光纤光栅的抗电磁干扰特性。     

LD温度控制系统在光纤磁场传感器中的应用

光纤磁场传感器所使用的磁光晶体的法拉第旋转角会随着入射光波长的不同而不同,半导体激光器的工作温度对输出波长有很大影响。因此,必须对半导体激光器的工作温度进行高准确度的控制才能使光纤磁场传感器工作稳定。利用单片机驱动半导体致冷器对半导体激光器进行温度控制,不仅简单,而且温度控制稳定、准确度高。可使半导体激光器的输出波长保持稳定,保证了光纤磁场传感器的测量准确度。     

宽带啁啾光纤光栅F-P腔磁场传感器研究

提出了一种结合反射光谱分析方法的全光纤微弱磁场传感器。利用两个啁啾光栅间隔一段距离构成一个全光纤的啁啾光栅F-P腔,将其粘贴在超磁致伸缩材料的表面构成一个磁换能器;采用条纹计数法对F-P腔的输出反射光谱进行解调,获得在外部磁场的作用下啁啾光栅F-P腔的腔长变化,从而实现对磁场的传感测量。实验结果表明:测量误差平均值为0. 43μT,方差为0. 3μT,系统的相位灵敏度为1. 62 rad/μT。提出的光纤微弱磁场传感器具有体积小、响应快、响应带宽大、可多点组网等优势,在未来微弱磁场的测量中有着巨大的应用价值。     

利用扭转高双折射光纤实现波长解调的方法

提出了一种基于扭转高双折射光纤实现光纤光栅波长解调的新型解调系统,对高双折射光纤光栅扭转特性进行了详细的理论推导,给出了数学表达式.通过计算机仿真发现系统输出光强与高双折射光纤扭转角度成标准余弦关系,扭转角度和时输出的光强的比值与波长近似呈线性关系.实验表明,系统具有10 nm的准线性解调范围,与理论分析相吻合.     

基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的研究

提出了一种基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的测量结构,并进行了数学建模.利用曲线拟合方法得出了两光路输出的关系函数,以此对系统进行实时补偿.论述了该方法克服系统中存在的光路扰动问题、解决光纤位移传感器的不稳定问题和提高系统测量精度的原理.实验表明,经补偿处理后基本消除了温度对光纤位移传感器的影响,使测量准确度和系统稳定性得到提高.     

高磁阻材料在磁场传感中的应用

从１９８８年法国科研人员首次发现高磁阻效应以来,由于这些材料的高灵敏度,良好的温度稳定性和在较大测量内优异的线性,已在磁场测量及其它领域中获得了广泛应用。本文主要介绍高磁阻材料几种结构及其在磁场传感器中的应用。同时还将这种材料与传统磁场测量技术做了比较。将传感器和信号调理及输出电路集成在一起的集成高磁阻传感器,使高磁阻技术得到了进一步应用,本文也做相应介绍。     

一种基于光纤传感脉冲磁场传感器的研究

光纤传感器具有许多优点,它已应用到很多领域.本文介绍了基于光纤传感的脉冲磁场传感器的基本原理,提出了脉冲磁场测量系统的设计方案.分析了光纤脉冲磁场测量系统的带宽.结果表明此系统设计可行、方案选择合理.     

光学电流传感器系统的线性双折射问题及对策

研究了用于测量电力系统电流的光学电流传感器系统 ,用矩阵光学方法建立了既具有旋光效应又具有线性双折射效应的光学电流传感器系统的数学模型 ,分析了线性双折射效应对光学电流传感器在灵敏度、线性度、稳定性等方面的影响。从而说明 :线性双折射效应是限制光学电流传感器实用化的关键因素。文中提供了一些被证明是行之有效的解决线性双折射问题的方法     

基于磁流体包覆微纳光纤布拉格光栅的磁场传感特性研究

本文提出了一种基于磁流体包覆的微纳布拉格光纤光栅(MF-BG)的磁场传感器。采用氢氧焰熔融拉锥和紫外光曝光的方法制作了具有不同直径的基于微纳光纤的布拉格光栅,随着光纤直径的减小,其有效折射率对环境折射率变化的灵敏度随环境折射率的增大而非线性增大,但损耗也随之增加。实验结果表明,被磁流体包覆的直径为9.24μm的MF-BG,在0-40mT和40-160mT磁场范围内,分别获得了36.2pm/mT和3.6pm/mT的波长灵敏度以及81.15%和94.83%的线性拟合度。     

三漏CMOS磁敏开关的设计

介绍了一种新型的磁敏开关.它的磁敏感部分由2个互补的三漏MOS晶体管组成,将恒流源、放大器、施密特触发器和输出驱动管等电路集成在同一块芯片上.该磁敏开关具有稳定性能好、灵敏度高、功耗低、抗干扰等优点,单端输出灵敏度可达4V/T.由于采用了现有的硅栅CMOS工艺,实现起来更加容易.     

圆形磁耦合截面构建的新型时栅位移传感器

现有磁场式时栅位移传感器暴露出机械加工齿槽等分性差和线圈绕制参数一致性差,导致耦合磁场形成的电信号质量较差的问题.针对以上问题,提出了一种以圆形截面铁磁材料替代传统类矩形截面铁磁材料构建耦合磁场形式的传感器设计方法,该方法采用标准件作为基本阵列导磁单元,并以定制的精密线圈绕组设计一种新型的变磁阻式时栅位移传感器.文中首先利用有限元软件ANSYS Maxwell对理论模型的可行性进行了仿真验证,然后通过精度实验获取了误差范围在±1.3"内的误差曲线,仿真与样机实验验证了新型传感器设计方案的可行性.该方法的应用规避了传统的线切割开槽绕线的机械加工形式,可以在有效提高电信号质量的同时大大提高了时栅的生产效率,有利于时栅位移传感器产品化进程的推进.     

外磁场诱导Ni-ZnO型甲醛传感器气敏性研究

结合NiO和四针状纳米ZnO的优点,提出了利用平行和垂直气敏膜的磁场诱导Ni纳米颗粒在四针状纳米ZnO气敏膜中的分布来制备甲醛气体传感器的方法.介绍了制备方法,分析了对甲醛的敏感性及其气敏性机理,测试了在不同使用方式中的稳定性.实验结果表明:平行于厚膜表面的磁诱导5%的Ni掺杂ZnO厚膜具有较好的稳定性,同时,对甲醛具有最佳的气敏性和检测的重复性,以其作为甲醛气体探测器具有很好的前景.     

基于信息融合的移动机器人侧向定位的研究

超声波传感器的入射角对输出有很大的影响,通过实验分析了入射角对输出的影响。采用引入误差补偿因子的方法,标定了传感器的测量模型,使得测量精度大大提高。在此基础上,基于多源信息融合设计了3种移动机器人侧向定位模型。经实验比较证实,引入误差补偿因子的融合模型定位精度高,可以使得距离误差控制在±2.4mm,姿态角误差控制在±0.32°以内。最后,将该融合模型应用于移动机器人的实际控制中,距离误差为±3.7mm、姿态角误差为±0.58°,满足移动机器人定位精度的要求。     

基于主频预估的波浪发电系统自适应滑模控制

为提高波浪发电装置的输出功率,提出基于主频预估的自适应滑模控制方案。通过分析点吸收式直线波浪发电系统和海浪高度场,搭建系统仿真模型。应用无迹卡尔曼滤波算法,预估波浪激励力主频频率,进而利用功率优化模块寻求最优负载。为保证系统跟踪性能,在分数阶滑模控制器中引入具有扰动补偿的自适应控制律,动态估计系统扰动,减少滑模切换增益,利用李氏稳定判据验证系统稳定性。仿真结果表明,所提控制方案可有效改善跟踪效果,提高装置输出功率,系统鲁棒性增强。     

基于偏磁薄膜矫正的直流光学电流传感器设计

针对高压输电中直流的检测,提出一种基于偏磁薄膜矫正的直流光学电流传感器.偏磁薄膜固定磁场在石榴石材料中的方向提高了传感器测量精度,采用偏振计直接检测偏振角的方法消除了偏振面预偏角度误差对测量系统的影响.对传感器实现直流检测进行理论分析,设计了传感器的光路结构,并使用传感器进行直流检测实验.结果表明：该传感器能兼顾灵敏度和测量范围的需要且测量输出线性度高,线性拟合度为0.999 53,多次测量重复性好,误差小于0.4％.     

基于ARM的工业循环水极化控制系统设计

针对工业循环水系统存在既浪费水资源又污染环境的问题,设计了一种基于ARM的工业循环水极化控制系统。该系统由极化能量检测电路实时检测循环水水质参数,水质参数经STM32F103处理后输出的PWM极化能量控制信号,由极化能量输出电路合成、隔离、放大后驱动极化体,产生极化电场作用于循环水。实际应用表明,该系统可控制循环水系统在较高浓缩倍率下运行,代替了循环水系统的加药处理流程,达到了减少水资源消耗、有效防止污染水资源的目的。     

基于容栅技术的数显角度尺的研发

针对机械式角度尺存在的测量过程较为繁琐、测量结果不易读数、测量功能单一等问题,文章设计了一款数显角度尺。该数显角度尺利用容栅测量技术和单片机技术进行开发。基于容栅测量原理,设计开发符合要求的圆容栅传感器,该圆容栅传感器具有角位移信号输出功能,通过单片机对该位移信号进行数据运算及处理,从而实现0°~90°,90°~180°、180°~270、270°~360°、0°~360°5种测量模式,并配合特定的机械结构件,从而实现数显角度尺的精密测量。该文所设计的数显角度尺分辨率为1',经实测,其精度可达2'。同时具有数据输出功能,便于实现在线测量,与传统机械式角度尺相比,具有操作简单、易于读数、测量功能多样等优点。