光纤传感器在位移测量时的数学模型及设计计算

本文针对测量位移的光纤传感器工作原理,提出了一种数学模型,对不同组装方式的光纤性能进行了分析对比。给出接收光纤受照面积的计算公式和供设计时的参考数据。     

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。     

测量纵向位移的光纤位移传感器

提出了一种测量纵向位移的光纤位移传感器的方法。列出了3种可行性结构方案：双棱镜单光纤位移传感器、单棱镜单光纤位移传感器、双棱镜双光纤位移传感器，并对各自进行了理论推导以及系统仿真，得到了比较满意的结果。其中双棱镜双光纤位移传感器的性能最佳，在自聚焦透镜的半径为1mm的前提下，检测纵向位移的范围可以达到4mm，这为将来的实际应用提供了有效的参考。     

反射式光纤位移传感器在环状阀片位移测试中的应用

阐述了反射式光纤位移传感器的设计原理,光纤探头的结构及用反射式光纤位移传感器对环状阀片位移进行测试的基本过程。采用差动放大电路滤除电路漂移,采用神经网络进行处理信号,使传感器达到良好的线性度。     

光纤微位移传感器及其牙齿咀嚼运动的测量研究

本文介绍一种根据测量被测物表面反射光的强弱而测量距离的光纤微位移传感器,此传感器被应用到牙齿咀嚼运动的研究中。文中给出了一组人体牙齿咀嚼状况下的实时位移的测量结果,第一次实现了牙齿的咀嚼过程的动态实时测量,并对测量误差作了分析。     

光纤位移传感器在低温装置中测量超导转子悬浮微位移的应用

介绍了一种补偿式光纤位移传感器,对比分析了该传感器在室温(293 K)下和液氮温度(77 K)下的传输特性。结果表明,该传感器能有效地消除外界环境的影响,可用于宽温度范围的位移测量。在液氦温度(4.2 K)下测量超导转子悬浮微位移的实验结果表明,该传感器可在低温下进行位移测量,测量分辨率达到10 μm。实验结果为光纤位移传感器在低温环境下的应用提供了参考。     

一种反射式光纤传感器的研究

为了解决传统的单端输出Y型分支结构的反射式光纤传感器易受入射光强变化、被测表面形貌不同等因素影响的问题,作者研制了一种具有两个输出端的新结构光纤传感器,并对该光纤传感器在精加工表面上的光反射特性进行了理论分析和实验研究。研究结果表明,光纤测头两输出信号之比与测量距离的变化有较好的线性关系,并能显著减少光源发光强度波动及被测表面粗糙度对位移测量结果的影响,从而有利于提高抗干扰能力和测量精度。因此,这是一种性能比较优越的非接触式微位移传感器。     

光纤位移传感器的研制与应用

讨论了通过控制实现位移的测量和显示，运用单片机作为中央处理器处理数据以及控制系统动作，采用随机型光纤位移传感器和半圆型光纤位移传感器，使用电子线路对光纤位移传感器的信号进行处理和线性补偿，扩大了传感器的测量范围。利用反射式光纤位移传感器的工作原理，通过对反射光强信号的检测，提出了一种用于轧辊磨损度在线非接触检测的光电检测法。     

斜面透镜光纤在反射式光纤位移传感器中的应用（英文）

介绍了一种斜面透镜光纤在反射式光纤位移传感器中的应用,即接收光纤采用斜面透镜光纤。基于平面式单光纤对光强调制特性函数表达式,建立了斜面接收光纤单光纤对光强调制特性的数学模型,通过对调制特性函数的仿真实验,得出了光纤间距、光纤芯径和光纤数值孔径等参量对传感器调制特性的影响规律。     

干涉式光纤位移传感器

一种光纤位移传感器,光路方案选择合理,结构简单,抗干扰能力强,且采用低零漂,低噪声,高增益带宽的集成模块及微机处理,使位移测量的分辩率高达１０＾－１１ｍ以上,并能进行在线检测。     

提高光纤传感测量精度的方法研究

采用激光干涉原理实现了微位移光纤传感测量.通过对光学系统和光电检测系统的研究,总结出提高光纤传感测量精度的方法,文中对微弱光信号的相位调制,数字解理过程,给出了低噪声设计的理论依据,电路参数的选取原则和预放级设计的一般方法.系统微位移测试精度约0.05nm.     

光纤甲烷气体传感器的研究

在对甲烷气体分子近红外吸收光谱分析的基础上,采用1.66μm分布反馈式半导体激光器作为光源,应用二次谐波检测技术,实现对甲烷气体的浓度检测,检测的灵敏度为7×10-5/m。大气和工业污染中的其他气体分子的含量也可通过调换光源及相应的光学器件采用类似的方法测量。     

一种倾角及温度同时测量的光纤传感器

叙述了一种用于倾斜角及温度同时测量的传感器。该传感器由光纤锥和光纤布拉格光栅构成,当传感器倾角发生改变时引起光纤锥的通光损耗改变,通过测量通光损耗的变化而测量倾角,通过测量光纤光栅的反射波长的变化而实现温度测量,此外光纤布拉格光栅还有提高倾角测量灵敏度的作用。     

Long-period fiber grating sensor induced by electric-arc discharge for dual-parameter measurement

A long-period fiber grating sensor induced by electric-arc discharge has been fabricated and demonstrated for the simultaneous measurement of temperature and strain. The proposed sensor was fabricated by inscribing a sing-mode fiber with periodic electric-arc discharge technology that was produced from a commercial fusion splicer. The resonance dips formed by the coupling between cladding modes and core mode have different sensitivity responses, so the simultaneous measurement for multiple parameters was realized by monitoring the wavelength shifts of the resonance dips. Because of the easy fabrication and low cost, the sensor is promising for applications for which simultaneous measurement of temperature and strain is required.     

高精度保偏光纤拍长测试

基于光相干域偏光测试技术,提出了一种高精度的保偏光纤拍长测试方法,实现了不同结构、不同尺寸保偏光纤的拍长测试。阐述了光相干域偏光测试技术原理并推导出测量方程;以迈克尔逊干涉仪为基础建立了测试系统并采用调制解调技术实现了信号的高精度检测。实验结果表明,系统的测量精度为0.01 mm。在此系统上进行了测试精度和重复性研究并对不同结构和尺寸的八种保偏光纤进行了实际测量,拍长测量精度和重复性均优于0.01 mm。     

塑料光纤折射率计连续测量研究

本文对基于宏弯曲塑料光纤的折射率计的连续测量特性进行了研究.宏弯曲结构的曲率半径与光纤半径的比值决定了该折射率计的工作特性.由于聚合物材料具有一定的吸水性,导致该折射率计在连续工作时其结构参数发生改变.实验表明,浸没时间超过40 h,折射率计产生了7.3×10-5 RIU的测量偏差.这项研究指出,基于塑料光纤的液体传感器,在连续工作时必须对其吸水性问题加以考虑.     

水膜厚度光纤检测系统

针对海水泵滑靴副水膜厚度测量需求,利用反射强度调制型位移光纤传感器工作原理设计并实现了一种水膜厚度检测系统。设计了与海水泵结构相对应的光纤探头,其采用具有较好补偿功能的三圈同轴型光纤束结构消除了由光源强度、反射表面性质以及光纤光强损耗和弯曲损耗等因素带来的影响;开发了由光源模块、电源模块、光电转换模块、低通滤波模块、信号比值模块等组成的前置器用于信号调理。对开发的水膜厚度光纤检测系统进行了静态性能和动态性能测试实验,结果表明:该检测系统的测量精度可达微米级,测量系统的量程为1 000μm,灵敏度为3.45mV/μm,动态性能良好,满足了对海水泵水膜厚度的检测需求。     

用于生物量浓度在线检测的光纤衰减全反射传感器

为了在生物膜滴滤塔降解有机废气过程中实现生物量浓度的测量,设计了光纤衰减全反射(ATR)生物量浓度传感器,给出了传感器组成原理、结构参数、光路分析及其理论解释。根据光波进入光密介质(Si晶体)与光疏介质(生物菌液)的分界面时所产生的隐失波现象,以及生物菌液对隐失波的散射和吸收引起接收光能量变化的物理机理,建立了一种新的生物量浓度测量方法。实验选用可见光源,在25℃恒温情况下对生物量浓度测量进行了实验研究。实验结果表明:测量结果的相对误差均值为2.217%,基本上满足生物量浓度在线测量要求。该传感器的设计原理和方法具有一定的普遍意义,可应用于制剂、制酒、生化等行业。