光纤光栅传感器中磁场测量稳定性研究

为了减小光纤光栅磁场传感器中线性双折射和入射起偏角对系统稳定性的影响,提高测量系统的准确性,提出一种减小线性双折射和起偏角大小对系统输出影响的设计方案。研究了基于法拉第效应的光纤光栅磁场传感器系统,得出系统输出电压与磁场的关系式,并通过降低线性双折射和确定入射起偏角改善了系统的输出特性。仿真表明:该方法可以有效抑制测量过程中线性双折射造成的非线性关系,从而提高磁场测量的稳定性。     

光纤电流传感系统影响因素分析

基于法拉第效应利用琼斯矩阵建立双螺线管式光纤电流传感系统的完整理论模型,对偏振分束器的透光轴夹角误差、固有圆双折射误差、线性双折射误差等影响系统测量准确度的各种误差进行仿真研究。研究发现:固有双折射引起的传感系统误差最小,其次是偏振分束器的透光轴夹角误差,线性双折射引入的测量误差最显著。本文光纤电流传感头采用低双折射光纤进行制作可以有效降低弯曲等因素带来的线性双折射。     

一种对偏振敏感的光频域反射光纤布拉格光栅传感系统解调方案

为解决光纤光栅传感系统对横向应变的测量问题,提出了一种基于光频域反射技术的对偏振敏感的准分布式光纤布拉格光栅传感系统解调方案,该方案通过跟踪光纤光栅传感系统的偏振相关损耗为横向应变的测量提供信息.建立了系统的理论模型,分析了均匀光纤布拉格光栅在准分布式系统中的偏振特性以及偏振敏感的解调系统原理,讨论了该方案在测量横向应变的优越性,以光栅长度和双折射量值作为参数,对传感系统的偏振相关损耗变化规律进行研究.研究结果表明,本文提出的方案可以为在准分布光纤光栅传感系统中根据偏振相关损耗的变化实现对横向应变的准确测量提供理论依据.     

基于线阵图像传感器的光纤光栅传感解调技术

对比线阵CCD，CMOS图像传感器和InGaAs图像传感器的原理、特点和性能，提出了基于InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调技术，并设计了基于线阵InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调系统，而且通过计算机控制单独对应力和温度变化进行了测量实验，得到了理想的结果．基于线阵InGaAs图像传感器的解调系统不但测量精度和分辨率很高，而且基本上实现了光纤光栅传感的智能化，为光纤光栅传感的工业化奠定了基础，具有很好的应用前景.     

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。     

偏振光时域反射技术对多点扰动检测的研究进展

光波在光纤中传输时,其偏振态对光纤外界的变化十分敏感。基于偏振效应的光时域反射技术可以实现对光纤沿线挤压、弯曲、振动等事件的分布式传感。然而,由于光波偏振态的前后关联性,光纤中最靠前的扰动往往会掩盖其后续扰动对偏振态造成的影响,使得光时域反射技术对多点扰动的检测存在困难。文章综述了该技术在多点扰动分布式传感检测方面的研究进展,对频谱分析法、解析本地双折射矢量法和基于特殊光纤的传感方法等技术手段进行了对比和分析。     

基于DBR光纤激光传感器的超声与温度双参量测量研究

介绍了一种基于DBR光纤激光传感器同时测量超声与温度的双参量测量方法。通过对光纤DBR激光传感器中,由双折射效应产生的两种非简并偏振模式拍频的调制,同时获得温度与超声的测量信息。文中首先基于DBR光纤激光传感器偏振外差技术测量的基本理论,分析其在温度信号调制和超声信号调制下的测量原理。然后,设计温度与超声测量实验,得到不同温度下DBR光纤激光传感器的频谱输出,以及同一温度下（34.9℃）,两种超声信号（5 MHz和7 MHz）的频率调制输出。最后,实验论证了不同超声信号在不同温度下的双参量测量输出。本文通过理论与实验的对比分析,表明了DBR光纤激光传感器在超声信号测量的同时,还可以实现温度信号的测量,10 MHz以内温度灵敏度均值0.116 MHz/℃。     

用Fabry-Perot干涉仪建立的光纤电流传感器

基于磁致伸缩效应,利用Fabry-Perot干涉仪原理,设计了一种光纤电流传感器。该传感器用一根单模光纤既作传感光纤又作参考光纤,从而有效地消除了环境变化和光纤内双折射对传感器的不良影响。文中从理论上分析了传感器的工作原理,推导了数学模型,并用实验进行了验证。由实验可知,此传感器具有抗干扰能力强、稳定性好,精度高等优点。在1～120mA的测量范围内,精度可达0.20％。     

智能服装中光纤Bragg光栅心音检测方法的研究

研究基于光纤光栅智能服装心音检测的理论和方法.根据光纤光栅应变效应和圆形膜片振动原理,建立了心音传感数学模型,推导出心音灵敏度计算公式.设计了光纤光栅心音传感器结构并制作出样品,其灵敏度理论值为957.11 pm/kPa.用所设计的传感器对人体心音进行实测,反射波长变化范围约70pm.在体温不变的情况下,光纤光栅反射波...     

FBG振动参数监测试验研究

通过对光纤光栅传感器进行理论分析,建立了由测量光纤光栅传感元件的波长而得到振动参数的理论模型,介绍了测量系统信号处理,并对光纤光栅与加速度计的试验结果进行了比较。     

Recent advances in optical current-sensing techniques

The Faraday effect is becoming widely used as an optical method of measuring electric current or magnetic field. It is particularly advantageous where the measurements must be made at high voltage or in the presence of electromagnetic interference, and where speed or stability are considerations. In this paper, the present state of research into Faraday-effect current sensors is outlined, eight possible approaches for overcoming the problems associated with the linear birefringence inside the fibres of optical current sensors are simply introduced, recent advances in this area are reviewed, and possible prospects are considered.     

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％.     

Effect of the anisotropic magnetostriction on Terfenol-D based fiber Bragg grating magnetic sensors

In this work, we study the effect of anisotropic magnetostriction on Terfenol-D based fiber Bragg grating magnetic sensors under different types of magneto-mechanical loading. We demonstrate that a Terfenol-D rod is subjected to axial strain also when the magnetic field is perpendicular to the rod axis and as consequence we question the hypothesis of uniaxial behavior that is normally found in the literature for this kind of sensors. In order to address this issue, we propose a calibration model that introduces transverse sensitivity coefficients in good agreement with the experimental data. Moreover, the dependence of the sensitivity coefficients on the magnetic field intensity and mechanical prestress has been retrieved revealing that accurate magnetic measurements are possible only taking into account the transversal magnetostriction of Terfenol D.     

基于光纤光栅PGCD的材料冲击试验研究

光纤光栅抗电磁干扰和易于构成分布式光纤传感网络,对设备健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试具有独特优势。波长编码信号解调系统的频率低是制约光纤光栅传感器在高频信号环境下使用的关键问题之一,采用M-Z干涉技术,设计了一套基于相位载波(PGC)的相位解调方法的光纤光栅高频解调系统,对正弦信号激励和冲击试验产生的信号进行了测试和分析,取得了比较理想的试验结果,实现了10 kHz频率范围内高频信号的检测。     

一种利用偏振控制器测量径向受力光纤双折射的方法

该文提出了一种基于偏振态检测技术的利用偏振控制器和光纤偏振器测量径向受力光纤双折射的方法,起偏器和检偏器本身不用旋转而依靠光纤在偏振控制器绕制的半波片使光纤中的偏振态旋转,从而达到在线测量受力光纤双折射的目的。     

浅析Bragg波长高精度解调方法

分析了Bragg光纤光栅传感器原理。介绍了对光纤光栅Bragg波长进行高精度解调的方法。分析了五类波长解调仪的测量原理以及优缺点。介绍了Bragg光纤光栅传感器的优点。     

光纤光栅电流传感器

本文提出并实验验证了一种利用新型材料制造的光纤电流传感器。通过结构的合理设计,提高了由光纤光栅和磁致伸缩材料构成的光纤电流传感器的检测灵敏度。所使用的致材料和传感器工作的动态范围的合理选择,使得传感器的输出有很好的线性,并且避开了磁致材料的磁滞效应对传感器特性的影响。     

应变和温度同时测量光纤光栅传感器的研究

光纤光栅的出现给一直停滞不前的光纤传感领域带来了新的生机 ,但解决应变、温度的交叉敏感问题 ,实现应变、温度的同时测量一直是光纤光栅传感器的关键问题。从其产生机理出发 ,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展 ,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器系统