飞秒激光制备的高灵敏度气压探针传感器

提出并实验验证了一款基于法布里—珀罗干涉仪(FPI)的气压探针传感器。首先将毛细石英管与单模光纤拼接,然后利用飞秒激光将毛细石英管精确切割到极短长度,最后在毛细石英管的端面涂覆聚乙烯醇(PVA)薄膜构成气压传感探针。传感头总长度仅为50μm,可以在有限的空间和恶劣的环境中灵活使用。实验结果表明解调传感器反射谱波长漂移量实现了环境气压测量,气压灵敏度达到-4457nm/MPa,线性度为9952,气压测量范围0～05 MPa。在低温时传感器对温度有一定的依赖性;在高温时传感器对温度不敏感,可以忽略温度对气压测量的串扰。该传感器结构紧凑、灵敏度高、结构重复性好、温度串扰小,在工程实际中具有一定的应用前景。     

硬塑料包层光纤构成的弯曲传感器

提出了一款高灵敏的弯曲传感器,该传感器是 利用飞秒激光微加工技术与光纤熔 接技术制作的。首先利用单模光纤与硬塑料包层光纤熔接成(Mach-Zehnder interferometer,MZI),然后利用 飞秒激光在硬塑料包层光纤上刻写一排均匀的微槽,构成“SMF-HPCF-SMF”的新型弯曲传感 器结构。硬塑料包层光纤中的微槽增加了传感器对弯曲大小与弯曲方向的敏感度。实验结果 表明在曲率变化时传感器透射谱的光强度发生线性变化,利用光强变化能够解调出曲率大小 ,实验测得最大弯曲灵敏度为2.22 dB/m－1。传感器在0°, 90°和270° 4个不同方 向弯曲时,光强度变化趋势两两相反,依据这个能够初步判断弯曲方向。该传感器结构简单 、成本低、灵敏度高,在工业建筑、国防军事和海事领域有一定的应用前景。     

基于简化模型与自适应滤波的车载SINS静基座快速对准

为了实现捷联惯性导航系统(strap-down inertial navigation system,SINS)快速初始对准,根据已有可观测性分析结果,通过理论分析和计算得到了扩展观测量时初始对准系统最优可观测状态量组合,在此基础上简化了对准模型,建立了新的系统方程;针对载车发动机启动或其他情况导致系统噪声无法精确统计,提出了运用基于强跟踪滤波原理的自适应卡尔曼滤波算法抑制滤波发散,加快收敛速度;仿真结果表明运用简化模型和自适应滤波在系统噪声不匹配时具有更快的收敛速度和更高的对准精度,车载实验结果也表明运用简化模型和自适应滤波可以实现快速对准。     

广义解析式粗对准误差分析与方案优化

基于凝固惯性系的广义解析式粗对准方法在捷联惯导晃动基座粗对准中得到广泛应用。根据对准原理,该文从测量和计算误差2个方面分析了该方法的对准误差,对比分析了陀螺测量误差在传统和广义解析式粗对准中的传播机理,并利用仿真验证了误差分析的结果。针对实际系统中存在干扰加速度,严重影响了粗对准精度,提出了运用低通滤波器和自适应判据消除线晃动干扰,实验表明该方法具有很好的效果。     

在光纤拼接处刻写长周期光纤光栅及其传感应用

在"单模光纤-细芯光纤"拼接处刻写了Type II型长周期光纤光栅,构成一种高温光纤传感器。该传感器实际由2段不同的长周期光纤光栅级联构成,在第二个光栅形成了Mach-Zehnder干涉,因此,传感器透射谱由长周期光纤光栅与Mach-Zehnder干涉仪共同作用形成。利用传感器的透射谱与环境温度的线性变化关系,进行环境温度测量。实验中选取传感器透射谱的2个谐振峰波谷dip 1和dip 2来测量外部温度变化。实验结果表明:在300℃~800℃高温测量范围中,波谷dip 1处温度灵敏度为103.4 pm/℃,波谷dip 2处温度灵敏度为121.8 pm/℃,测量最高温度可达到800℃。该传感器制作简单易重复、灵敏度高、线性度好、成本低,在高温传感领域有一定的应用价值。     

多芯光纤构成的温度与折射率同时测量的光纤传感器

本文设计了一种“单模光纤－多模光纤－多芯光纤－多模光纤－单模光纤”的全光 纤 Mach-Zehnder干涉仪结构。在该结构中多模光纤充当耦合器,不同模式的光在多芯光纤中 传输时将 产生光程差,形成Mach-Zehnder干涉。当环境温度和折射率变化时,通过分析干涉仪透射 光谱中不 同谐振峰的漂移量,实现折射率与温度的测量。实验结果表明,传感器低温灵敏度最高达到 46.0 pm/℃, 高温灵敏度最高达到109.0 pm/℃,折射率灵敏度最高达到54.3 nm/RIU(RIU为折射率单位)。另外, 通过同时监测传感器透射谱的两个谐振峰值波长随环境温度和折射率的漂移情况,实现了环 境温度 与折射率的同时测量,不存在交叉敏感。该传感器结构简单、制作容易、重复性好、响应稳 定、具 有多路复用功能,在传感领域有广泛的应用前景。