基于微纳光纤Sagnac环结构的光学电流传感器的响应特性研究

磁流体具有固体物质磁性及液体流动性的特性,且无本征矫顽力,无剩磁,磁场响应速度快,灵敏度高,将微纳光纤Sagnac环特殊的光传输性能与磁流体独特的磁光特性相结合,提出了一种基于磁流体包覆微纳光纤Sagnac环的全光纤电流传感器.理论推导了传感器的电流传感机理,设计了传感器的封装方法,并对传感器的温度特性和传感特性进行了...     

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。     

频率编码光纤环传感器设计与性能分析

为了提高传感器的温度和应力的分辨力,阐述一种新型光纤环传感器的结构和频率编码原理.利用不同长度的光纤环传感器具有不同谐振频率的特性实现传感器阵列的准频分复用.重点讨论了耦合系数及光纤环长度对传感器性能的影响,并对参数进行分析和选择.基于频率编码光纤环传感器的温度和应力测量原理,证明了温度的测量分辨力可以达到0.9℃,应力的测量分辨力也可达到1με.     

分布式光纤温度传感器系统分析

分布式光纤温度传感器是近年来发展迅速的新型传感器。本文综述了此传感器的发展状况;对几种新型分布式光纤温度传感器原理及实施方案进行了较详细的分析比较;论述了它的测温原理以及基本测量技术——OTDR技术;讨论了光纤的散射及衰减特性。     

一种基于光纤光栅新型位移传感器的研究

介绍了一种应用光纤光栅传感器测量狭窄曲面空间位移的方法.随着外界应力的变化,光纤光栅传感器的中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种用光纤光栅作为敏感元件测量狭窄曲面空间位移的方法,解决了特殊场合狭窄曲面空间位移的测量存在许多难以解决的问题,并对实验结果进行数据分析.     

基于光纤技术转子表面高精度测量系统的研究

借助光的波动性,提出一种新转子球表面测量技术,用光强调制式的双光纤传感器作为测量元件,从理论和实验两方面,分析了光纤位移传感器特性,分别给出了传感器实验结果和理论结果.利用该光纤位移传感器进行转子表面微小变化的测量,设计一种适用于转子表面测量的系统其测量精度达到0.005μm,给出转子表面图形绘制法-墨克脱投影法,并给出了本转子的测量表面图.此系统也可以用在其它物理学的尖端表面测量实验中.     

FBG传感器应变标定方法

为了提高光纤光栅应变传感器测量精度,针对光纤光栅传感器工程应用情况,提出了一种光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,简称FBG)传感器应变特性标定方法。通过理论分析和实验标定了封装式光纤光栅应变传感器的灵敏度系数,对传感器理论与实验灵敏度系数误差进行了分析。实验结果表明,该方法简单、易行,用于光纤光栅传感器使用前的标定,可以提高基于光栅光栅传感器的测量精度和准确性。同时,该方法为光纤光栅传感器的工程推广应用奠定了基础。     

基于光波导技术的新型飞机结冰探测系统

针对传统光纤式结冰传感器无法对冰和水进行识别的问题,提出了一种新型的光纤式双探头结冰传感器系统.冰水识别探头采用条纹状包层设计,利用包层折射率对光纤传输容量的影响进行冰、水识别.同时,利用冰层对光强的调制作用实现结冰厚度测量.融合双探头的测量结果,即可区分冰与水的厚度特性曲线.最后,利用试制完成的原理样机,在试验平台上分别对冰、水和空气等介质进行了测量试验.结果表明该系统能有效识别冰、水及空气,并具有较高的测量精度.     

反射式光纤温度传感器的设计

针对强磁、狭小空间等特殊环境下的液体温度实时检测,利用液体折射率随温度变化规律,结合光在液体中的传播特性,设计了用于液体温度实时检测的反射式光纤温度传感器。在提出反射式光纤温度传感器测温原理的基础上,确定了传感器探头结构,根据光纤纤端光场近似高斯分布的特性建立传感器数学模型,分析了不同参数对传感器输出特性的影响,并搭建传感器实验平台进行静态标定。实验结果表明：在30~120℃的测量范围内,该传感器可以实现对温度的检测,灵敏度为0.71 mV/℃。     

三层反射式同轴光纤束位移传感器设计

设计了用于旋转机械动静间隙测量的三层反射式同轴光纤束位移传感器.建立了光纤束传感器调制函数的数学模型,对影响传感器特性的参数,包括接收光纤纤芯半径b0、发射光纤和接收光纤的轴间距c、被测表面反射率变化等进行了仿真计算和分析,给出了系统的优化设计参数.以车削圆柱体为工件进行了动态测试,测试结果表明,该传感器有效抑制了光源波动和测量点不同对测量结果的影响,满量程范围内误差小于1%,满足了设计要求.     

膜片式微型F-P腔光纤压力传感器

为满足工业和生物医学领域对微型化传感器的需求,实验研究了基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪原理的膜片式微型光纤压力传感器的制作工艺.在单模光纤端面上直接熔接外径约175 μm的毛细石英管,在石英管的另一端制作敏感膜片,从而使光纤端面与膜片内表面之间形成F-P干涉腔.采用电弧熔接、切割、腐蚀膜片等方法制作了石英膜片式压力传感器,该传感器在0～3.1 MPa内F-P腔的腔长变化灵敏度为41.09 nm/MPa,压强测量分辨率为681 Pa,并具有很小的温度敏感系数.在30～140 ℃,温度交差敏感＜1.07 kPa/℃.为了克服石英膜片减薄困难的缺点,选用聚合物材料(PSQ)作为压力敏感膜片制作了F-P传感器.室温下在0.1～2.1 MPa,PSQ膜片的F-P腔长变化灵敏度达到1 886.85 nm/MPa,压强测量分辨率达到53 Pa,十分接近人类或其他动物的体内压强测量水平.     

可调谐F-P腔进行锥形光栅 反射带宽解调的应力测量方法

理论分析和实验验证了通过对锥形光栅反射谱进行带宽解调来获得环境应力/应变的可行性,提出了对锥形光栅反射谱采用可调谐F-P腔进行带宽解调的方法,通过应力加载实验对该带宽解调方法进行了验证,并取得了较好的反射带宽解调和应力测量效果。实验证明,该测量系统实现了对温度变化不敏感的应力测量,同时具有较高的灵敏度,应力测量精度为0.060 N。在进一步进行锥形光栅中心反射波长解调的基础上,该方案可实现温度和应力的同时测量。     

一种新型的高压电器温度在线测量系统

基于螺旋形液晶填充光子晶体光纤的温度传感特性,提出一种新型的高压电器温度传感器系统。该传感器系统由宽带光源、螺旋形液晶、光子晶体光纤、光纤F-P腔(Fabry-Perot cavity)滤波器、信号处理放大电路等组成。将螺旋形液晶封装在光子晶体光纤的纤芯空气孔中,利用光子晶体光纤对温度和弯曲不敏感特性以及螺旋形液晶的螺距对温度变化非常敏感的特性,传感器的选择反射光波长依赖于温度的变化,采用光纤F-P腔滤波器解调出光波长的变化,利用反射波长与温度之间的关系,实现温度的测量。测量系统选用合适液晶,可以得到不同的温度测量范围,能对高压电器温度进行在线检测,测量精度可以达到±0.1℃以内,并具有本征安全、高精度、高电绝缘和抗电磁干扰、对应变和环境光变化不敏感以及与普通传输光纤兼容性好等优点。     

马赫-曾德尔干涉集成化的全光纤磁场与温度传感器

为了简化光纤磁场与温度传感器的结构并提高传感器灵敏度,设计并制作了马赫-曾德尔干涉集成化的全光纤磁场与温度传感器。将单根光纤的马赫-曾德尔模间干涉结构和双臂马赫-曾德尔干涉结构结合:将总长度为1.2m的单模光纤部分制备成长度为2.7cm、锥腰直径为30.1μm的锥形微纳光纤,并得到了拉锥时间与锥腰直径的关系。将锥形微纳光纤放置尼龙槽内并包覆磁凝胶构成传感头,实现模间干涉的马赫-曾德尔磁场传感器;将磁场传感器通过两耦合比为50%∶50%的耦合器并联带有可调谐光衰减器的单模光纤形成马赫-曾德尔干涉的温度传感器。从理论上分析了光谱漂移对磁场和温度传感的特性关系,实验测得室温下磁场强度在25~50mT时,磁场传感的灵敏度为0.301 14nm/mT;在磁场强度为0,温度由25℃升高到30℃时,温度传感的灵敏度为0.518 86nm/℃。该传感器可广泛应用于电力系统放电检测、材料加工、安全监控等领域。     

分布式光纤测温技术综述

光纤传感器以其独特的优点得到了人们的普遍关注,尤其分布式光纤传感技术在土木工程等大范围测量领域成为研究热点。通过对目前分布式光纤测温技术的系统论述,提出了分布式光纤测温技术的两个研究方向:基于光纤后向散射的光时域及频域反射技术的分布式光纤测温和基于光复用技术的光纤光栅分布式测温。通过对分布式光纤测温技术两个方向的工作原理、特点及性能的理论分析及仿真实验,综合论述和分析了分布式光纤测温技术两个方向的优点和缺陷,以及在具体工程中的实际应用。     

光纤Bragg光栅靶式流量传感器设计

基于工业流体流量测量技术、光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感检测技术与靶式流量计原理,针对单个光纤Bragg光栅传感系统对温度交叉敏感的问题,设计并且制作了一种基于双光纤Bragg光栅流量传感器。该传感器采用靶盘结构作为光纤Bragg光栅流量传感器的受力元件,对温度起到了补偿作用,并且有效地提高了应变测量灵敏度。实验表明,该流量传感器的线性误差为0.31%。     

新型法布里-珀罗（Fabry—Perot）腔传感结构

应用化学腐蚀和熔接技术对光纤端面进行腐蚀与熔接的方法,构建法布里-珀罗（F-P）腔,根据法布里-珀罗腔的干涉原理设计光纤传感结构,并应用紫外交联法在传感头固定化生物物质RNA,通过观测固定化前后端面SEM图像的对比与F-P腔干涉图谱的相位偏移,得出光纤端面RNA的固定化隋况。     

光纤传感测量系统在超导转子旋转装置中的应用

介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形,该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2K低温下进行了转子悬浮旋转实验,超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10μm,转子转速达到了1013rpm。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。     

MAGNETIC FIELD AND TEMPERATURE MEASUREMENTS WITH A MAGNETIC FLUID-FILLED PHOTONIC CRYSTAL FIBER BRAGG GRATING

A novel simultaneous measurement method for magnetic field and temperature is proposed based on the two-resonant peaks photonic crystal fiber Bragg grating (PCFBG) filled magnetic fluid. The measuring principles are introduced in detail and verified by experiments. Sensitivity coefficients were achieved theoretically and experimentally and found to be consistent. The errors of temperature and magnetic field sensitivities were indicated theoretically and experimentally. The measurement resolutions were given. The results show that the scheme is feasible. It solves the cross-sensitivity problem between temperature and magnetic field of the fiber grating sensor, realizes dual-parameter measurement using single fiber that reduces greatly the size of the sensing probe, and provides a new method for the two-parameter measurements.     

光纤压力传感器在流体压力测试中的应用

介绍了光纤压力传感器的工作原理和特点；对其在流体压力测试中的应用理论和实践进行了研究和探索。