基于光纤微弯损耗的压力传感器实验研究

光纤微弯传感器是一种强度调制式光纤传感器,它是利用光纤的微弯损耗效应来测量压力、温度、加速度、应变、流量等环境参量的变化.应用模式耦合理论分析了光纤微弯传感的基本原理,设计了两种不同结构参数的光纤微弯传感器,并且研究了传感器在载荷力的微扰下的输出特性和影响传感器灵敏度的关键因素.实验研究表明,所设计的微弯型压力传感器在一定的压力范围内具有较高的灵敏度、较好的线性和重复性.     

多模光纤微弯应变传感器研究

设计了3种不同齿形结构的光纤微弯传感器。传感器中的光纤变形装置是由一个拱型弹性膜片和置于膜片与被测试件之间的一对带齿构成。弹性膜片固定在被测试件上，试件的表面应变带动这一对带齿在光纤横向上的微小位移。改变光纤微弯变形，改变光纤的损耗，从而实现对被测对象的应力、应变测量。对3种不同齿形结构的光纤微弯传感器进行了研究和比较。     

微弯光纤压力传感器应变膜片研究

本文详细叙述了微弯光纤压力传感器应变膜片的设计原理,并在此基础上进行了膜片设计。给出实测的压力与膜片形变的关系曲线,与理论推导的结果相符。     

多模光纤弯曲损耗特性的测量与分析

分析了多模光纤强度型微弯传感器中多模光纤的弯曲损耗。提供了弯曲半径为1mm~8mm和10mm~26mm,光源波长为0.633μm、0.780μm、0.830μm G raded Index多模光纤的弯曲损耗特性的测试结果。首次观察到了多模光纤弯曲损耗随着弯曲半径的减小而增大的趋势,以及在弯曲半径为10mm~26mm范围内损耗特性的不平滑性,并利用传播常数和W G模理论对此现象进行了解释。     

基于两光斑旋转的光纤传感器的温度稳定性研究

为了研究基于两光斑旋转的光纤传感器对温度变化的灵敏性,设计了一种基于光斑旋转角度调制的新型光纤传感系统。在一根光纤上绕制2个光纤环,通过改变光纤环1的直径使光纤发生宏弯损耗获得2个光斑,将光纤环2置于水温控制箱中,观察温度的变化与出射光斑发生旋转的关系。为了更好地对比,还观察了温度变化与三光斑角度旋转的关系。通过对光纤宏弯损耗及光纤环耦合原理的分析,利用MATLAB对实验数据进行处理,得出了两光斑光纤传感器具有温度稳定性的结论。     

光纤传感器原理在浓度检测中的应用研究

本文介绍了一种根据光纤弯曲损耗检测液体浓度的工作原理和系统结构设计，该检测系统采用弯曲光纤探头作为传感器件，使用单片机进行控制和数据处理，实现了浓度测量的智能化，系统浓度试精确度达到２．５％，非线性误差小于０．２％。     

干涉型光纤微压传感器

本文给出干涉型微压力检测的光纤传感器原理,构造及实验测量结果分析。     

基于正弦机构力放大原理的高灵敏度光纤光栅压力传感器

基于正弦机构力放大原理，设计研究了基于平面圆形薄板结构的新型高灵敏度光纤光栅压力传感器，研究表明，传感器的压力灵敏度可高达0．04711（pm／Pa），比裸光纤增敏了14989倍，可应用于超低量程压力的传感测量，而该封装结构易于传感FBG多路复用，组成传感器阵列。     

基于光斑旋转的光纤温度传感器

设计了一种基于光斑旋转的新型光纤温度传感器,采用在一根光纤上绕制2个光纤环的方法,通过对一个光纤环直径的调节使其发生宏弯损耗,以获得合适出射光斑数;对另一个光纤环置于水温控制箱中,观察温度的变化与出射光斑发生旋转的关系。利用MATLAB对实验数据进行处理,获知光斑角度与控制箱温度存在很好的线性关系,同时实验分析了光纤环的直径、光纤环的紧绕圈数对传感器灵敏度的影响。     

一种高双折射光纤力敏传感器的研究

本文研究高双折射光纤受接触压力作用下的模式耦合特性,并将这种原理研究用于光纤力敏传感技术中。     

基于光时域反射法的分布式光纤应力传感器

研究了光纤时域反射仪的基本原理和光纤的微弯损耗机理，在此基础上开发了一种用光时域反射仪(OTDR)进行探测的分布式光纤应力传感器。对光纤微弯调制机构和传感器系统进行了设计与实验，分析了系统的灵敏度和空间分辨率的影响因素，实现了空间分辨率3m，测量范围1km的测量精度。现场实验表明：对山体滑坡等事故的发生能实现及时准确的灾害预报。     

光纤宏弯损耗与温度传感的理论分析

为了从理论上分析和推导光纤宏弯曲损耗与温度的关系,采用了一个平板波导近似的弯曲损耗模型,对单模光纤的宏弯曲损耗和弯曲半径、波长以及温度的关系进行了分析和仿真,得到了弯曲损耗随弯曲半径的减小而增大,波长的增大而增大,温度的升高而减小的结论。该结论对光纤弯曲损耗在温度传感器方面的应用研究起着重要的参考作用。     

高精度弓型光纤光栅微位移传感器

为了测量控机床结构件、微加工工作台的微小变形量,设计了一种高精度弓型光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。将光纤布拉格光栅的栅区部分粘贴在弓型上下壁处,当弓形件发生变形时,可测出上下壁的应变值,从而测得位移值并进行温度解耦。实验结果表明,在量程为1mm时,传感器的灵敏度为2.02pm/μm,线性相关系数为0.998 3,实验的迟滞误差为4.08%,重复性误差为4.08%。在温度补偿实验中可以看出,当温度上升1℃,波长漂移量不到1pm。类似于弓型结构衍生出一种半弓型结构的位移传感器。两类传感器相比,弓型传感器的温度灵敏度比半弓型传感器小0.001 5pm/μm,温度补偿效果更好;但半弓型传感器的线性度为0.4%,线性度比弓型传感器好。两种传感器均满足测量值稳定可靠、精度高、抗电磁干扰能力强,温度不敏感等要求。     

基于MEMS技术的三维微力传感器

开发了一种基于MEMS技术制作的三维微力传感器,传感器为完全对称结构,由4根垂直放置和1根悬臂放置的硅梁连接而成。每根硅梁上设计了一个利用MEMS工艺制作的惠斯通电桥,该种电桥应变系数大,在很大程度上简化了电桥处理电路的设计。在弹性力学和材料力学基础上,利用SOLIDWORK软件对传感器进行了应变分析,得出了力和输出电压之间的关系。设计了传感器信号检测电路,确定了减小温度对检测精度影响的方法。测试表明:该传感器检测量程为±0.5 N,重复定位精度优于9.1 mN,分辨力优于0.95 mN.     

刻纹光纤传感器在温度测量中的应用

介绍一种新型的金属敷层刻纹光纤温度传感器，对其测温原理进行了研究。实验结果表明：该传感器的特性由结构参数和金属敷层材料种类所决定，其温度响应是线性的，具有较好的重复性，无迟滞现象和较高的温度响应灵敏度。     

基于ABC-BP神经网络的光纤传感器光强补偿北大核心CSCD

为了减少光纤传感器测量过程中接收光强受到非线性因素的影响,提出利用人工蜂群算法(artificial bee colony, ABC)优化反向传播神经网络(BPNN)进行光强补偿的方法。通过人工蜂群算法局部搜索最优的能力优化传统反向传播神经网络的权值与阈值,达到减少局部样本陷入极值的目的。将内圈与外圈2组接收光功率以及位移作为训练数据,优化神经网络各参数值,从而建立最优ABC-BP神经网络补偿模型。结果表明人工蜂群算法优化后平均绝对误差减少了0.001 114,均方根误差减少了0.001 182,参数值均小于传统反向传播神经网络和支持向量机补偿模型。对比实验证明该混合算法预测误差更小,能够更高精度完成光强补偿过程。     

基于输出光斑旋转的光纤微弯位移传感器

为研究光纤微弯位移传感器,在单模光纤传输系统中设计了一个光纤圈和光纤微弯传感器。通过改变光纤圈的直径,以获得两个光斑,通过移动光纤微弯传感器,记录输出光斑旋转情况,并分析了传感器的移动位移和输出光斑的旋转角度之间的关系。实验表明,光斑转移角度与传感器位移在一定范围内存在良好的线性响应关系,因此可通过检测光斑图像的旋转来实现位移量的测量。     

基于光纤传感的乳化液浓度检测仪的设计

乳化液作为液压支架的传动介质,其浓度大小直接影响液压支架和支柱的工作寿命及成本,因此对乳化液浓度严格检测十分必要。基于光纤的宏弯损耗原理,提出一种光纤乳化液浓度检测仪的设计方案,分析了影响损耗的因素,另外对乳化液的折射率特性进行了测试实验,分析了乳化液浓度与其折射率之间的关系,介绍了检测仪的系统组成和软、硬件设计。这种光强调制型光纤传感器结构简单,具有灵敏度高、抗电磁干扰和耐腐蚀的特点,能够实现对乳化液浓度的在线检测。     

基于中心微泡结构的光纤F-P传感器应力特性研究

硅基材料光纤具有比较小的热膨胀系数,可用来制备具有折射率、应变、应力等敏感特性而温度不敏感特性的传感器件,比如利用光纤F-P传感器可实现高灵敏度的应力传感.本文提出了一种基于化学腐蚀法的低成本、高灵敏光纤F-P传感器件,并分析了其应力传感特性.该方法先利用HF溶液制备凹孔端面光纤,然后采用熔融放电方法制备空心结构的光纤FP传感器,有助于增强光纤器件的应力传感特性和温度不敏感能力.实验结果表明,所设计的F-P传感器其应力变化与光纤F-P传感器干涉谱峰变化呈正比关系,其应力灵敏度可以达到5.2,且成本较低廉,具有一定的应用价值.