反射面倾斜度对三光纤位移传感器的影响

通过建立反射面倾斜时三光纤结构的数学模型,研究了三光纤补偿式位移传感器中反射面倾斜角对光强调制特性的影响规律,并利用Matlab软件对反射面在不同倾斜角度时的光强调制特性进行了仿真。仿真结果表明,在光纤对结构中,随着反射角不断增大,起始距离与峰值距离将略变大,峰值点光强调制函数值明显变小,曲线前坡逐渐变缓,灵敏度明显下降。在三光纤结构中,随着反射角不断增大,起始距离与峰值距离明显变大,峰值点光强调制函数值不变,曲线逐渐变缓,灵敏度轻微下降。反射面的倾斜角度对反射式强度调制型光纤传感器(RIM-FOS)不光强调制函数的影响较大,与光纤对结构相比,三光纤补偿式结构消除了峰值点光强调制函数减小的缺点,很大程度上改善了光纤对结构中反射面倾斜角对灵敏度的影响。     

斜入射的反射式光纤传感器光强调制特性分析

反射式光纤传感器(RIM-FOS)在传感器领域一直占有重要地位.不少学者对反射式光纤传感器进行了相关研究,大多数都是假设入射光与反射面垂直射入,为了探究以入射光与反射面成锐角为前提,各影响因素对光强的调制特性,本文采用光纤的入射光与反射面为斜入射的情况下,假设光强符合理想均匀分布,反射面为理想光滑反射面,各环节光强损耗比例恒定,通过理论分析得到光强调制模型,运用控制变量法,通过Matlab仿真绘制相应的结果特性曲线,对仿真结果进行分析,得到发射光纤芯径、接收光纤纤芯、光纤间间距、数值孔径、光纤倾角等参量对光强调制的规律,结论表明,适当调节各个参量可以有效提高传感器的灵敏度和测量范围,根据灵敏度的高低和测量范围的宽窄,可以应用在不同的测量对象上,为斜入射的反射式光纤传感器的实物设计提供理论依据.     

微型反射式横向位移光纤传感器研究

提出了一种测量横向位移的微型反射式光纤传感器，可用于测量物体相对传感器轴线垂直方向的微位移变化量。从光纤出射光场的光强分布函数出发，用数值积分的方法求解出了反射式横向位移传感器的光强调制曲线，进而设计了光纤传感探头和电路。结果表明，传感器的测量线性范围是1mm，分辨率达lμm。     

弯曲增敏型光纤曲率传感器的优化分析

为一种直接检测弯曲曲率的光强调制型光纤曲率传感器—它采用弯曲增敏技术提高光纤对弯曲的灵敏度,能区分正向弯曲和负向弯曲,具有线性范围宽、成本低和适合薄结构的埋入式检测等优点建立了数学模型。基于这个模型,讨论了敏感区的光强的调制原理,推导出了光功率损耗与光纤弯曲半径、敏感区几何参数的关系,并通过实验验证了理论分析的有效性,为传感器结构的优化提供了定量依据。     

一种测量旋转轴线位置的高分辨率光纤传感器

研制了一种用于旋转轴线位置测量的高分辨率反射型强度调制（RIM）光纤传感器。在旋转部件端面刻划漫反射图谱，利用该图谱对反射光的强度调制，来获取旋转轴线位置偏移的大小和方向。该传感器制作工艺简单，分辨率可以达到0．1μm，灵敏度可以达到100．7mV／μm，在测量范围内具有良好的线性，而且通过调整传感器与反射面间的距离，可以实现对测量范围和灵敏度的调整。给出了旋转轴线位置偏移与反射光强度调制的关系表达式，并利用所建立了实验系统对该传感器的性能进行了分析。     

一种提高反射式光纤位移传感器灵敏度的方法

本文介绍了一种提高反射式光纤位移传感器灵敏度的方法,即设置两光纤倾斜一定角度,且二者与反射面夹角相等,通过调整两光纤间夹角及两光纤间隔来进一步提高灵敏度。     

基于法布里-珀罗干涉的光纤倾角传感技术研究

提出一种基于法布里—珀罗(Fabry Perot,F P)干涉的光纤倾角传感器,该传感器由单模光纤和毛细管组成。首先,分析光纤干涉原理和倾角传感原理;然后,制作封装光纤倾角传感器;最后,完成光纤F P传感器倾斜实验,通过对采集得到的数据分析得到传感器倾角的响应特性,并进行温度实验探究温度对传感器波长漂移的影响。实验结果表明:在0°～10°测量范围内,测量角度和反射波长呈线性关系,倾角灵敏度为02031nm/°,线性度为099707;在45～49℃温度范围内,温度灵敏度为4777nm/℃,线性度为099934。该传感器具有结构简单、成本低、灵敏度高等特点,具有广阔的应用前景。     

一种新颖的光纤光栅应变与温度双参量传感器

提出了一种光纤微弯协助型光纤光栅(FBG)应变、温度双参量传感的新方案。通过特殊的传感器结构,FBG反射光的中心波长和光强受到应变与温度的调制,根据调制系数的不同,实现了应变与温度的同时测量。实验表明,本传感器有效解决了温度与应变的交叉敏感问题,而且线性响应度高(0．995),结构简单。     

形变光纤传感器的特性及结构优化

提出一种可直接检测结构形变的光强调制型光纤传感器,采用弯曲增敏技术提高光纤对弯曲变形的灵敏度。利用悬臂梁、简支梁和标准圆柱体对传感器的静态特性进行分析,得到传感器的静态输出曲线,并对传感器的灵敏度方向性进行了测试,结果表明,本文传感器可以区分弯曲变形的方向,且变形曲率在-16.67~16.67m-1(对应的弯曲半径为60mm)范围内有较好的线性输出。对传感器进行Monte Carlo光线追迹分析,并结合正交试验法对传感器的光泄漏区结构参数进行了优化分析,结果表明,光泄漏区的深度和齿数对传感器的灵敏度有显著影响,为提高传感器的性能提供了依据。     

基于光纤光栅的重力式倾角传感器的研究与开发

基于光纤光栅技术,提出一种重力式倾角传感器, 实现了对结构倾角的高精度监测。结构发生倾斜时,固定在结构上的重力式倾角传感器发生 倾角变化,其内部光纤布拉格光栅发生波长变化。通过测量光纤布拉格光栅的波长变化,得 到结构倾角的变化。通过对传感器进行标定试验,结果表明:传感器灵敏度系数8.5 pm/,相关系数均达到0.99以上;线性度误差4.78%,迟滞性8.30%,重复性误差9.34%,取得了良好的线性数据,证明该倾角传感器性能良好。研究成果对应用于倾 斜结构测量的光纤布拉格光栅传感器的设计具有一定的指导意义。     

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。     

光纤表面等离子体波共振温度传感器的研究

根据液体折射率随温度变化而改变的特性，提出了一种基于表面等离子体波共振(SPR)效应的新型光纤温度传感器，分析了表面等离子体波共振光纤探头感应环境温度变化的原理。对表面等离子体波共振探头结构进行了优化设计，并进行了相关实验，为实现高折射率液体介质的感温测试和扩大测温范围提供依据。通过自行设计的一套光纤温度传感测试系统，得到系统输出的表面等离子体波共振光谱信号随温度变化的特性曲线，并提出对共振波长和最小光强反射率进行实时双参数测量的方法。实验结果表明，该测试系统具有结构简单、全光纤化、易远程测量等优点。     

常用分布式光纤传感器性能比较

分布式光纤传感器在温度、结构健康检测及通信光缆故障诊断方面发挥着越来越大的作用.分布式光纤传感器种类有很多种,不同种类其测量原理和测试精度、范围等参数也不同.文章对九种常用的分布式光纤传感器作了介绍,并给出了一些商品化仪器的参数,最后将它们的优缺点进行了比较.     

光纤形态传感器研究进展

光纤形态传感技术是解决柔性体形态测量、光电缆实时形态跟踪、医疗介入针轨迹实时跟踪等3D形态恢复问题的创新型技术方案。光纤形态传感技术以光纤作为敏感元件,传感器具有结构简单、易于嵌入安装、测量不需要视觉接触、耐腐蚀,以及抗电磁干扰等优点,适用于水下、地下等复杂环境中的大尺度结构形态测量。近年来,光纤形态传感器受到了越来越多的关注,文章综述了光纤形态传感技术的最新研究进展,以一维曲率传感器、全向型曲率传感器和空间形态传感器为线索,介绍了各阶段传感器的研究现状以及面临的挑战。     

Microbend sensor structure for use in distributed andquasi-distributed sensor systems based on selective launching andfiltering of the modes in graded index multimode fiber

This paper describes a novel optical fiber microbend sensor architecture which my be utilized in distributed and quasi-distributed measurement. The actual sensor element is graded index multimode fiber coupled to the measurand field through the usual microbend inducing structures. However, the feed to the sensing section is through a single-mode fiber spliced to the multimode fiber to ensure that only the lowest order spatial mode is launched. Similarly the receiver is also coupled to the sensing element through a single mode fiber. The single mode within multimode fiber propagates with minimal mode coupling with source to receiver losses of typically 0.7 dB for short sensors ranging to approximately 0.3 dB per each additional kilometer of sensing fiber. The sensitivity of this structure to microbend induced losses has been thoroughly characterized. Typically the optical power loss for a given microbend structure and force is about three to six times higher in this architecture than for conventional fully mode filled microbend sensor. The structure is also almost totally insensitive to macrobend induced losses and allows a variety of novel designs in microbend inducing structures. Additionally, spatial mode filters allow effective control over concatenation effects that are common in microbend sensors     

基于偏振干涉的光纤光栅无线传感网络系统

将光纤光栅传感与无线传输相结合,建立传感节点光路结构理论模型,分析了结构参数对光纤环镜(FLM)特性的影响。以数学模型为依据,优化了S-MAC协议的工作时间、休眠时间等参数,时延和能耗都有很好的改善。设计了基于保偏结构的光纤光栅无线传感网络(WSN)和基于LabVIEW的参数测定软件、解调系统监控软件。参数测定软件使得系统脱离实验室进入应用领域;对无线网络传输结构和S-MAC协议优化的研究为网络节点的可移动和可重布提供了保障。     

Design of Laser Radar Fiber Optic Liquid Level Sensor System

A novel fiber optic liquid level sensor based on laser radar(ladar)is reported here.Using the perfect technique of ladar in which the phase of amplitude modulated light wave reflected from the liquid suface is compared with that of original modulation signal,the disance can be measured precisely.A special symmetric compensating coaxial optical system is proposed to eliminate many adverse effects.It realized the one-time electronic-free optical measurement on a simulated oil tank and achieves an accuracy of 0.3%.,within a temperature range of -10℃- 40℃ over a measuring of 0-10m。     

光纤传感技术的发展及应用

介绍了传光型光纤传感器与传感型光纤传感器的基本原理,阐述了强度调制型光纤传感器、干涉型光纤传感器、光纤光栅以及光纤声发射传感器的应用,提出了我国光纤传感技术存在的问题以及发展方向.