迈克尔逊干涉型加速度地震检波器集成芯片

提出了一种新型的迈克尔逊干涉型混合集成光学加速度地震检波器。以尺寸为38mm×6mm×2mm的X切Y传LiNbO3晶体为基底,详细分析并设计了迈克尔逊干涉芯片的双Y分支波导、相位调制器和偏振器。对成功制作的迈克尔逊干涉芯片进行了通光测试,并对检测器进行了测试。结果表明,检波器及芯片性能良好,振动与检波器输出信号吻合良好。该检波器系统的主要设计参数为:自然频率3549Hz,相位检测灵敏度ΔΦ/a为1.1×10-2rad/m/s2,工作频带0～1065Hz。     

M-Z干涉型集成光学微加速度传感器结构设计

提出了一种新型的Si基M Z干涉型微光电机械系统(MOEMS)加速度地震检波器。在Si基上集成了Si十字梁、质量块、偏振器、M Z波导干涉仪及声光调制器。给出了该加速度检波器工作原理,对结构进行了分析设计,并用有限元(FEM)分析软件进行了仿真计算。该检波器的主要设计参数为:固有频率1353Hz,相位检测灵敏度1.2×10-4rad/(m·s2)。     

空心顺变柱体型三分量全光纤加速度地震检波器

设计了介绍一种新型空心顺变柱体型三分量全光纤加速度地震检波器。该检波器作为加速度检测设备,采用3个迈克尔逊光纤干涉仪光路,用6个空心顺变柱体共同支撑1个质量块构成三维简谐振子系统。对实验样机进行的模拟实验测试表明:共振频率为308Hz,工作频带向低频移动,频响特性曲线与理论计算相符。加速度灵敏度的理论计算值为15.7×103rad/g,能满足大多数场合下对加速度精确测量的要求。     

三分量全光纤加速度地震检波器的设计

本文介绍了顺变柱体型三分量全光纤加速度地震检波器。该检波器由1个质量量块，6个顺变柱体，3套迈克尔逊干涉仪光路组成。其单一轴向的加速度可达10^3rad/g（其中，g为重力加速度），可同时检测3个轴向的加速度ax、ay、az，矢量合成得空间加速度a，从而实现加速度的实时、高精度检测。     

基于边缘滤波解调的光纤光栅低频地震检波器

研究了悬臂梁结构的光栅振动加速度传感器并提出了一种圆柱体形光纤Bragg光栅地震检波器模型,用边缘滤波的解调方法对此检波器的性能进行了实验研究.研究表明:所提出的光纤Bragg光栅地震检波器的方案是可行的,而且具有很高的检测精度、灵敏度、失真度和长期的稳定性,通过改变圆柱体内的阻尼,可使检波器的带宽和性能得到进一步提高;通过对质量块的调节,固有频率为140 Hz,灵敏度可达到69 pm/g.解调检测波长灵敏度可达-1.27 pm/mV,系统的波长分辨力为1.1 pm.     

基于轴承式杠杆机构的光纤光栅高频地震检波器设计

针对目前高频段信号波的研究相对薄弱的问题,设计了一种基于轴承式杠杆机构的光纤光栅高频地震检波器。该检波器以杠杆机构和其中的轴承支点为创新点,使用仿真软件对检波器模型进行了静态结构分析、模态分析和谐波响应分析。仿真结果表明：该地震检波器的仿真灵敏度为64.588 pm/g,仿真固有频率为1 638.5 Hz;调整杠杆放大机构动力臂与阻力臂长度比例和摆线铰链的切割半径,得到检波器的仿真固有频率为1 204.4 Hz,仿真灵敏度为75.56 pm/g。     

基于光纤Bragg光栅的地震检波器的理论与实验研究

提出了一种新型的基于光纤Bragg光栅(FBG)的地震检波器。FBG地震检波器传感头由平面弹簧片、质量块和FBG构成。给出了该检波器的力学模型,理论推导与分析了该检波器的幅频特性和加速度灵敏特性,并讨论了影响该检波器灵敏度的主要因素。实验结果表明,该检波器具有良好的线性度、稳定性和耐受性;检波器的频率响应范围为10～140 Hz,传感器灵敏度为25.9pm/g,共振频率为167 Hz,较符合理论值;最高可检测加速度值大于30g。     

基于双金属膜片结构的海底地震勘探光纤加速度传感器研究

针对全光海底地震检波器技术的特殊应用需求,设计了一种基于双金属矩形膜片的缠绕式光纤加速度传感器。利用弹性力学理论对光纤加速度传感器的加速度灵敏度和一阶共振频率的特性进行了分析,制作了光纤加速度传感器样品并对其性能进行了测试。结果表明,本文加速度传感器的灵敏度为45dB re∶0dB=1rad/g,一阶共振频率在820Hz左右,与理论分析值很好吻合。在10～400Hz工作带宽中,交叉去敏度约为30dB。测试系统中,使用的相位生成载波(PGC)解调算法的最小相位检测精度为10-5 rad/Hz1/2,因此理论能探测的最小加速度信号为56ng/Hz1/2。由于采用全金属结构,本文类型光纤加速度传感器能够更好地满足海底永久布放检波器的特殊要求。     

XSQ-1扫频图示仪

XSQ-1扫频图示仪有下列特点:扫频范围宽、灵敏度高、动态范围大、扫频线性好、可以对数显示;可外接定向桥路测驻波比、外接X-Y记录仪、外接数字式频率计,使用方便;可兼作同频段频谱分析仪。本文介绍其设计思想、电路原理、性能特点及应用方法。用扫频方法对被测器件进行传输测试或反射测试已有很长的历史,传统的方法是图1系统。这个系统使用检波器作检测元件,灵敏度低,动态范围较小。动态范围是指检波器最大可承受的功率电平与最小可检测的信号功率电平之差,通常用分贝表示。目前,热载流子二极管检波器虽是动态范围最大的检波器(它的最大承受功率可达10毫瓦,即+10毫瓦分贝,而正切灵敏度可达-50毫瓦分贝,即0.01微瓦,因此动态范     

0.34 THz肖特基二极管高速OOK信号直接检波器

为了满足340 GHz高速OOK无线通信的需求,完成了340 GHz零偏置波导检波器的设计、加工和测试。首先,在高频电磁仿真软件HFSS中对准垂直结构二极管（QVD）进行建模仿真,并结合二极管的非线性模型确定二极管的阻抗;随后设计了输入波导-微带转换以及低通滤波器等无源结构,并同时对二极管进行阻抗匹配;最后进行了检波器的加工和测试。测试结果表明该检波器的电压灵敏度在334 GHz时最佳,最大值为2 210 V/W,并且在315 GHz~357 GHz频率范围内的典型值为1 400 V/W,其对应的等效噪声功率典型值为5 pW Hz-0.5。最后,还利用该检波器进行了340 GHz频段的高速OOK信号接收实验,结果表明,该检波器能够近乎无误地检测10 Gbps的OOK信号,并且在OOK信号速率为15 Gbps时,检波器解调得到的误码率为3.1510-7,证明了该检波器的高速信号检测能力能够满足高速OOK无线通信系统的需求。     

三分量加速度地震检波器中3-dB耦合器设计

三分量加速度地震检波器检测加速度的核心部件是由2个3-dB耦合器级联而成的双M-Z干涉仪,3-dB耦合器的设计对三分量加速度地震检波器的检测精度尤为重要。介绍了三分量加速度地震检波器的结构和工作原理,导模之间的同向耦合理论。设置了3-dB耦合器波导的结构和计算参数。采用MATLAB对3-dB耦合器的输出功率进行仿真,仿...     

MOEMS三分量加速度地震检波器简谐振子设计

采用惯性力与简谐振子相垂直及差动检测技术的方法,设计基于光弹效应的三分量加速度地震检波器简谐振子。对于简谐振子中的双M-Z干涉仪而言,光功率的均分和光的单模传输是实现正确检测加速度的基础。介绍了M-Z干涉仪的结构和工作原理。用波导光学模拟软件OptiBPM v9.0对双M-Z干涉仪光场传输进行仿真,得到双M-Z干涉仪的光场传输图。从仿真结果可以看出,从激光器LD发出的光经过双M-Z干涉仪后,1/4分支波导的光场峰值都达到了0.52,分光比达到了1：1：1：1,实现了光功率的均分,设计的简谐振子满足三分量加速度地震检波器实现正确检测加速度的要求。     

圆柱形深水压电检波器的设计与实现

该文设计研制了一种能耐20MPa静水压的压电陶瓷圆管检波器。首先利用理论分析与有限元仿真相结合的方法,对压电检波器的谐振频率、接收灵敏度及耐压性能进行了分析计算与对比验证,进而研制样机,并采用密闭腔比较法和耦合腔互易法测试了样机在常压和20 MPa静水压下的接收灵敏度。结果表明,该压电陶瓷圆管检波器在常压条件下的低频接收灵敏度为(-201．9±0．5)dB,测试频段为1Hz~2kHz;在20MPa加压条件下的低频接收灵敏度为(-197．7±0．4)dB,测试频段为20Hz~1kHz。该文研制的压电检波器满足目前海洋深部地震勘探的接收灵敏度及工作频段要求,对深水地震勘探仪器的研制具有重要意义。     

Estimation of the Acoustic-to-Seismic Coupling Ratio Using a Moving Vehicle Source

We present a simple passive technique for estimating the acoustic-to-seismic signal coupling ratio (SAR) in the ground using noise produced by moving vehicles. The seismic signal received on a geophone contains some energy that has propagated as seismic waves and some energy that couples from acoustic waves to seismic waves in the vicinity of the geophone. We use the frequency-domain coherence between the microphone and geophone signals to determine when the seismic signal is predominantly due to acoustic-to-seismic wave coupling. In frequency bands where the microphone and geophone coherence is above 0.8, the ratio of the seismic ground particle velocity to sound pressure-SAR-can be determined with less than 2 dB of error. The method is applied to data from a summer experiment with grass ground cover and at two winter experiments with snow-covered ground. At 100 Hz, the summer analysis yields a SAR value of 1.0 times 10^-5 [(m/s)/Pa]. In addition, at 100 Hz, the two winter tests yield SAR between 0.1 times 10^-5 and 1.0 times 10^-5 [(m/s)/Pa]. In the later winter result, our vehicle-derived SAR estimate is shown to be in excellent agreement with SAR estimates obtained from blank pistol shots. Through the opportunistic exploitation background noise sources, our approach opens the possibility for automatic adaptation of unattended acoustic area, monitoring sensors to changing ground conditions.     

Design of Three-component Photoelastic Waveguide Accelerometer

In order to realize a high accuracy seismic exploration in the high electro-magnetic field and to improve oil producibility and recovery efficiency, a three-component photoelastic waveguide accelerometer is designed. Based on the photoelastic effect, the Mach-Zehnder integrated optical interferometer is designed to measure the three-orthogonal components of acceleration and the combined three-component simple harmonic vibrator is designed to reduce the cross-talk among the acceleration components. According to the variation of LiNbO3 waveguide phase under the action of the applied acceleration, the cross-axise sensitivity and transverse sensitivity ratio（TSR） were analysed. The results reveal that the accelerometer has wide band and good linearity. It can satisfy the sensor requirements of high accuracy seismic exploration. The main design parameters of the geophone system are： phase sensitivity： 1.86 × 10^-4 Rad ·m^-1 ·s^-2, natural frequency： 3 500 Hz, and the transverse sensitivity ratio： 0. 11%.     

迈克尔逊干涉环自动计数装置设计

针对迈克尔逊干涉仪实验需要人工计数干涉环的问题,研制了一种干涉环自动计数装置.该装置运用光电传感和阈值比较的方法,采集干涉环,产生与明暗环纹相对应的电脉冲,由单片机计数并显示.为滤除电路噪声产生的干扰脉冲,在软件中使用了延时技术,提高了计数的准确性.实验结果表明:该装置计数精确,简单实用,可为此项实验提供方便.     

Displacement sensor made by potassium diffusion on glass

A displacement sensor using a double Michelson interferometer integrated on glass is presented. The design employs only Y junctions and the single-mode waveguides are made by potassium diffusion. Conventional lenses and flat mirrors are compared to gradient index lenses for collimating and reflecting the sensing beam. The reflection from the moving mirror and the contrast of the interference signals are studied as a function of the distance from the sensor to the mirror. The resolution is improved from 20 to 0.7 nm when an optical isolator is connected to the laser diode     

光纤Bragg光栅地震检波器的研究

由光纤Bragg光栅制成的地震检波器,其采集的传感信息包含在波长上,直接对波长进行调制解调,具有分辨率高、精度高、抗干扰能力强和频带宽等优点.文章研究了光纤Bragg光栅地震检波器,给出其重要参数,并提出了一种新的光纤Bragg光栅地震检波器的解调方案.为光纤Bragg光栅地震检波器的研究以及实际应用提供了依据.     

利用白光干涉垂直扫描法测量波片延迟量

将白光偏振干涉、迈克耳孙干涉仪和垂直扫描系统相结合,提出了一种利用白光干涉垂直扫描测量波片延迟量(包括级次信息)的方法。准直的白光经偏振干涉系统形成两束偏振方向相同的线偏光,它们进入迈克耳孙干涉仪后分别被两干涉臂的平面镜反射形成四束光,在压电传感器(PZT)驱动干涉仪动镜垂直扫描的过程中,它们两两干涉,形成3组白光干涉包络。根据CCD各像素记录的白光干涉信号,计算白光干涉包络之间的光程差,即可获取被测延迟量。实验测量了一多级波片的延迟量,其结果(4268.1nm)与使用光谱扫描法测量得到的结果(4269.9nm)相吻合。     

光纤Michelson干涉仪系统的研究

文章介绍了光纤Michelson干涉仪系统的结构.阐述了光纤偏振控制器结构、工作原理以及其对光纤Michelson干涉仪系统传感臂偏振态的控制.同时,给出了光纤Michelson干涉仪系统中信号光与参考光的干涉原理以及影响干涉光强的因素.最后,文章介绍了光纤Michelson干涉仪系统的应用.