基于光纤弯曲损耗的矿用乳化液浓度检测方法研究

乳化液浓度对液压支架工作性能和使用寿命有重大影响。分析了现有的乳化液浓度检测方法,根据裸光纤弯曲损耗与折射率关系的理论分析,进行了裸光纤弯曲损耗和乳化液浓度关系的实验研究,提出了通过检测裸光纤的弯曲损耗来确定乳化液浓度的方法。设计了检测裸光纤在乳化液中弯曲损耗的检测装置,并对不同浓度乳化液与裸光纤弯曲损耗关系进行了实验研究。实验结果表明,采用裸光纤弯曲损耗法可以测出乳化液的折射率,再根据乳化液折射率与其浓度的对应关系,可以间接推算出被测乳化液浓度。最后,对基于光纤弯曲损耗折射原理的乳化液浓度在线检测方法进行了研究。     

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。     

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。     

基于明胶的光纤湿度传感系统

随着科学的发展,湿度指标在食品安全、仪器制造、生物研究、金属材料等方面备受重视。传统的湿度检测方法以化学方法和电子传感器检测法为主,化学方法对环境有不同程度的污染,而电子传感器检测法的抗电磁干扰能力差,使用环境受限。为解决这些问题,设计了一种新型的光纤湿度传感系统。系统利用明胶薄膜作为湿度传感核心器件,通过搭建传感光路,测量光强变化确定湿度变化。实验验证证明,系统具有良好的湿度传感效果,湿度与光强基本成线性分布,在线性区间内误差小于1.5%,通过进一步优化后可应用于电磁干扰较大环境下的湿度测量。     

基于MEMS工艺的光强调制型光纤氢传感器

现有的氢传感器都是根据钯膜吸氢而产生膨胀的这个特点设计而成，但这些传感器基本上都存在着结构复杂、价格高、市场化比较困难、配套设备昂贵等特点。介绍一种基于MEMS工艺的光强调制型光纤传感器，说明该传感器的工作原理，并且给出了相关的制作工艺流程，最后对其测试性能进行了必要的探讨。证明了此类传感器不仪具有低成本、结构简单、适宜于批量生产等优点，而且在一定的测氢范围内具有相当良好的灵敏度和稳定性。     

基于宏弯损耗原理的光纤微力传感器北大核心CSCD

针对微操作/微装配系统中夹持力和装配力微小、不易感测,且微器件易变形、断裂等问题,设计一种基于宏弯损耗原理的光纤微力传感器,用于微力传感。建立了光纤微力传感器测量微小力的传感方程,仿真研究了微力传感器结构参数对传感性能的影响,并通过测试验证了理论模型的正确性。结果表明:基于宏弯损耗的光纤微力传感器可实现微小力的绝对测量,并且可以通过优化光纤微力传感器的结构参数,实现分辨率和测量范围的调整。文中研制的光纤微力传感器,分辨率可达6 mN。     

全光纤双臂微振动传感器的设计与实验

微振传感器在机械制造领域、生物科学领域,以及资源和环境领域都有着广泛的应用,特别在微加工和微制造领域有十分重要的作用。为了有效检测微振动信号,给出一种基于光强调制的全光纤双臂微振动传感器的设计与实验过程,并对传感系统的工作原理做了详细介绍。系统将两臂同时作为传感臂,不仅能够有效地消除温度对振动测量的交叉影响,同时能够提高测量的精度。     

反射式光纤束光强调制特性研究

从单对光纤分析着手，建立了光纤束光强调制特性曲线的数学模型，结合实验数据处理，找到了一种利用较少测点数据确定待定系数的方法，得到了简单实用的数学模型表达式，可为相关的传感器设计和研究提供参考。     

反射式光强调制型双探头光纤位移传感器

本文介绍了一种全新的反射式光强调制型双探头光纤位移传感器的结构形式及其工作原理。采用该结构形式和适当的信号处理方法，能有效地消除光源波动、被测物体反射率变化及外界干扰因素对测量结果的影响。经实际应用证明，在动态范围３ｍｍ时，可分辨的最小位移变化量为０．０１ｍｍ。     

光强自动补偿型光纤转角传感原理

本文采用了双路光纤接收方法，提出了一种可实现光强自动补偿的光纤转角传感器原理。从理论上分析了该传感装置的补偿机理，给出了特性调制函数。实验结果表明，该传感装置可有效地补偿光源强度的变化对测量结果的影响。     

精密光纤延迟线的设计及实验验证

为了解决光纤延迟线研制中高延迟精度和低插入损耗相互矛盾的问题,提高延迟线制作的工程可行性,提出了由基于光纤组合透镜准直器,角锥棱镜反射镜的光学结构和滚珠丝杠等机械结构组成的延迟线系统模型。介绍了光纤延迟线的构成和基本原理;根据项目研制的具体要求,重点设计了波长在1 550nm的关键器件——光纤准直器和角锥棱镜;然后,进行了光学辅助机械结构的设计和组装;最后,采用光纤激光器完成了光学校准和数据测试。实验结果表明:该延迟线在延迟距离为1~9.6cm时,耦合效率均在80.6%以上,并且时延的重复性很好,精度较高,可以满足雷达、通讯、电子对抗等各种不同电子系统的需求。     

光纤传感测量液体折射率的方法研究

根据菲涅耳公式,推导出了溶液折射率和线偏振光反射率的关系,分别测定不同待测溶液折射率下线偏振光p分量和s分量的反射率,并与理论结果进行比较。实验用阿贝折射仪测定不同浓度下Na_2CO_3溶液的折射率;立足于光纤传感系统,以棱镜为敏感元器件、光为测量媒介,在敏感角入射的情况下,采用光电探测器对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集,模数转换后运用单片机实现信息的处理,测定不同浓度溶液的反射率,与理论结果进行比较。结果表明,该方法在实时测量液体折射率的灵敏度、精度方面有较大改善。     

基于表面开孔光纤的集成式亚硝酸盐微流荧光传感器

利用中空悬挂芯光纤研制了一种将荧光猝灭反应区建立在空心光纤内部的光纤集成荧光在线微流传感器。利用CO2激光器在光纤表面刻蚀微孔,使得试剂可由微孔注入光纤内部并混合形成稳定的微流。在悬挂芯光纤纤芯倏逝场的激发下,指示剂分子产生荧光,所产生的荧光被耦合到纤芯内部并在出射端被检测。文中利用光纤内部的荧光猝灭反应实验确定了亚硝酸盐溶液的浓度。结果显示:微流可在短时间通过光纤,传感器能以较快的速度检测溶液浓度。另外,当亚硝酸盐溶液的浓度为0.1~2.6mmol/L时,荧光猝灭程度与溶液浓度呈较好的线性关系,结果证明了该集成式光纤内微流控传感器方案用于微量荧光检测的可行性。     

强度调制的光纤布拉格光栅磁场传感器

设计了一种基于光纤布拉格光栅啁啾效应的磁场传感器,导出了光纤布拉格光栅的反射谱带宽与磁感应强度的关系。传感器工作时,磁场中的圆盘形软铁受到通电螺旋管线圈磁场力的作用,引起矩形悬臂梁变形,从而导致粘贴在悬臂梁侧边的光纤布拉格光栅的反射光谱带宽发生变化;利用光谱分析仪,通过检测光纤布拉格光栅反射谱带宽的变化量,即可得到被测磁场磁感应强度的大小。当光谱分析仪的分辨率为0.001nm时,可测量磁感应强度为6~70mT。实验结果表明:该光纤布拉格光栅反射光谱带宽的变化量对温度变化不敏感,当温度从0℃变化到45℃时,3dB带宽的变化小于8pm。实验结果和理论分析一致,表明该方案切实可行。     

光纤流量非浸入式测试系统

提出了一种基于湍流振动原理的非浸入式流量测量方法。该方法通过在油管外壁缠绕特定长度的传感光纤,并在传感光纤两端焊接光纤光栅组成光纤流量传感单元。由于流体流过管壁时湍流产生动态压力,动态压力会导致缠绕在管壁上的传感光纤相位发生变化;通过光纤干涉仪技术、时分复用技术及相位载波调制解调技术解调出相位信息,即可实现流量的在线监测。实验数据分析显示,得到的相位变化与流速呈二次曲线关系,设计的实验系统可实现5~50m3/h流量的实时在线测量。由于采用光纤作为传感器感知流量信号,该方法结构简单可靠,灵敏度高,避免了传感光纤流量计需要浸入流场的缺陷,是井下流量测试的理想方法。     

基于光纤传感技术的矿井粉尘质量浓度检测

矿井内粉尘不仅对工人的健康具有很大危害,而且较高的粉尘质量浓度会引起爆炸事故。为了测量矿井内的粉尘质量浓度,鉴于光纤传感器的独特优势,提出了基于光纤传感技术的矿井内粉尘质量浓度检测系统。该系统利用光透射法,由双通道检测光路系统组成,利用MATLAB对测量数据进行理论分析,得出拟合曲线及公式。结果表明,系统具有良好的测量准确性和一定的实用价值。     

法布里-珀罗型光纤应变干涉仪

光纤传感技术是现代通信的产物,是随着光纤及通信技术的发展而逐步发展起来的一门崭新技术。光在传输过程中,光纤易受到外界环境的影响,如温度、压力等,从而导致传输光的强度、相位、频率、偏振态等光波量发生变化。通过监测这些量的变化可以获得相应的物理量。详细介绍了一种常用的干涉型光纤传感器——法布里-珀罗（F-P）光纤应变干涉仪。     

光纤石英玻璃基板微V槽阵列的精密磨削

针对脆性石英玻璃的微加工,利用自主研发的金刚石砂轮微尖端修整工艺,研发了光纤阵列石英玻璃微V槽磨削技术。分析了60°的微V槽形状偏差对光纤耦合损耗的影响,然后,研究了砂轮微尖端的误差补偿修整工艺。最后,实验分析了微V槽的磨削精度。理论分析显示:微V槽角度、间距和宽度的偏差分别控制在±0.42°、±1.04μm和±1.2μm以内时,耦合损耗小于0.5dB。实验结果表明:开发的数控磨削工艺可加工高精度的60°微V槽阵列;采用数控轨迹和角度补偿修整后,砂轮微尖端半径可平均达到10.46μm,角度精度为(60±0.22)°;对石英玻璃进行微磨削后,微V槽的角度偏差达到0.4°,尖端半径为10.5μm,宽度偏差为0.3μm,间距偏差为0.5μm,可保证光纤阵列的精密对接。     

高分辨率麦克尔逊光纤应变传感器

运用麦克尔逊干涉结构,采用氦氖激光、单模光纤、光纤耦合器等器件构成光纤应变传感器,利用除法器消除光源幅度干扰,提高系统的分辨率.本文采用在光纤端面镀反射膜的方法提高抗干扰能力;输入、输出在同一侧便于使用;实验结果表明所设计的传感器是正确和可行的.