基于光纤光栅技术测力锚杆及保护结构的研究

本文介绍了光纤光栅技术在测力锚杆上的应用,并且基于常用托盘的力学结构,增大了托盘内部的空间、设计了与之相连接的金属保护套筒使之成为一体式结构,从而有效地保护了光纤测力锚杆的主体结构。     

In-fibre LP11–LP21 mode conversion using force-induced long-period fibre gratings with polarization controllers

ABSTRACT

Mode conversion between higher-order modes is attained in a step-index four mode fibre using an in-line polarization controller followed by a force-induced long period fibre grating. By adjusting the field orientation of the LP₁₁ mode to the antisymmetric fibre grating, the LP₁₁ mode is converted to the LP₂₁ mode with a spatially periodic force of 50 N along the fibre length of 50?mm. The mode conversion is evaluated by observing the far-field and near-field patterns of the fibre output and by comparing the transmitted optical power with and without the additional two-mode fibre. The phase-matching grating period is required of the accuracy of roughly ±5?μm and the radiation loss during the mode conversion is as low as 0.01?dB.     

基于光纤光栅传感的低功耗小型化电网智能感知系统

文章针对监测装置现场取电难的问题,为智能电网盲区和多事态区监测提供解决方案。本研究设计并实现了一种可用于电网智能感知的光纤光栅传感系统,由多参量的光纤光栅传感器和解调仪组成,该解调仪采用可调谐激光器作激发光源,以20×70×90 mm的微型体积,实现2 W的低功耗。系统解调仪最多可容纳4通道光纤光栅传感器,重量小于500 g,分辨率为0.5 pm,精度±2 pm,测量频率可达100 Hz,光信息可通过电力通讯光缆传输,满足多数电网设备监测需求。该传感系统功耗低、体积小,可实现多参量监测,完全满足智能电网现场供电和通讯难、事态多发的监测需求。     

多层介质膜脉宽压缩光栅清洗方法研究

采用SPM (Sulfuric-Peroxide Mixtures, 98wt%H₂SO₄+30wt%H₂O₂)+兆声(方法1)和氧等离子体+HPM (Hydrochloric/Peroxide Mixture, 37wt%HCl+30wt%H₂O₂+DIH₂O)+兆声(方法2)两种清洗方法对多层介质膜脉宽压缩光栅进行清洗, 并对清洗前后样品的表面元素含量、衍射效率、表面粗糙度、表面温升以及激光损伤阈值等参数进行测量以评估两种清洗方法清洗效果。在入射角70°, 脉宽12 ns, s偏振, 波长1064 nm的激光辐照下, 经过清洗方法1清洗后的光栅样品单脉冲激光损伤阈值为7.55 J/cm ², 而方法2清洗后的样品损伤阈值为5.32 J/cm ²。另外, 虽然经过方法2清洗后样品表面杂质含量更低, 但是在衍射效率、表面粗糙度和表面温升都劣于经方法1清洗后的样品, 进一步分析发现方法2中氧等离子体清洗过程引入的Fe元素影响了其样品损伤性能和温升性能。因此, SPM清洗方法可以作为多层介质膜脉宽压缩光栅提升抗激光损伤性能的优化清洗方案。     

EFPI-FBG复合光纤传感器高温大应变试验研究

由于缺乏航空发动机/燃气轮机服役环境下叶片温度、应变有效性检测的技术与装置，所以工作叶片的温度环境、载荷环境和应变分布等关键数据的缺失是故障检修工作中的最大困难之一。采用非本征型法布里-珀罗(Extrinsic Farby Perot Interferometric,EFPI)与光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术，研制了一种基于单模光纤的EFPI FBG复合光纤传感器及其解调设备。通过搭建高温拉伸试验平台，开展了基于DZ125材料试件的复合光纤传感器高温、大应变测量的性能测试。试验结果表明：复合光纤传感器的工作温度范围为26 ℃~1 100 ℃，温度测量精度不超过全量程的5%，分辨率为0.066 ℃；F-P传感器的应变测量范围为0~19 468 με，在1 100 ℃下的相对误差为1.96%，分辨率为0.053 με。     

基于随机光栅的可调谐随机光纤激光器

提出一种基于随机光栅与高反射布拉格光栅(FBG)相结合的可调谐随机光纤激光器。利用980nm泵浦光源泵浦一段7m长的掺铒光纤(EDF)进行增益放大,由随机光栅提供随机反馈。随机光栅长7cm,具有约10000个折射率修改点,这些点由飞秒激光逐点写入,并沿光纤方向随机分布,两点相邻间隔小于10μm。同时,利用中心波长为1548nm的高反射FBG来组成半开放腔结构,实现了随机激光的输出。实验测得的泵浦阈值功率仅为18mW,斜率效率高达13.2%,并通过改变FBG的中心波长,实现了输出激光波长的可调谐,调谐范围为4.45nm(1548.04~1552.49nm)。得益于半开放式激光腔的设计和EDF的高增益,整个系统具有阈值低、效率高、结构简单等优点。     

基于W77E58单片机无抖动误差深度测量系统的设计

使用新型W77E58高速单片机并运用先进的鉴相和消抖算法,设计了用于测井深度测量子系统,完全消除了编码器引起的抖动误差,给出该系统硬件的设计方案。系统已成功应用于测井仪中,表明该系统具有很高的测量精度和稳定性。     

复杂电磁环境下的超声探伤研究

针对复杂电磁环境下传统超声波探头易受电磁波干扰的缺陷,构建基于布拉格光栅传感器的2种超声传感系统。介绍布拉格光栅的原理,利用宽带光源和可调激光系统进行超声探测,构建2种布拉格光栅传感系统,采用布拉格光栅超声传感系统进行伤情探伤,并进行实验验证对比。结果表明:具备可调激光光源布拉格光栅传感器的超声探测系统对超声波具有相当高的灵敏度,在复杂电磁环境下对结构复合材料的超声探伤中可以作为传统的压电传感器的替代品。     

基于P89LPC932A1容栅传感器智能接口的设计

在精密检测和高精度生产过程中,基于容栅式传感器的测量器具得到广泛运用,但一般为单机工作,不便于联机处理。研制了以P89LPC932A1单片机为核心的智能接口,并采用可视化编程工具C++Builder实现其与PC机的接口控制和数据处理功能,基于此接口实现了容栅传感器在生产过程中的检测与控制。