光纤浊度仪

光纤浊度仪是测量水中杂质含量及其变化的一种仪器,该仪器具有测速快和准确性高的特点。本文介绍了仪器的原理结构及主要参数。     

光纤传感器研究进展

光纤传感器研究进展王玉堂（国家自然科学基金委员会信息部１０００８３）张经武，王惠文，李乃吉（北京理工大学光电工程系１０００８１）ＴｈｅＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＳｅｎｓｏｒｓ￥ＷａｎｇＹｕｔａｎｇ（ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃ...     

光纤传感器

本文扼要介绍了光纤传感器的基本原理。着重描述了具有实用价值的几种光纤传感器的结构及其性能。最后对光纤传感器的发展提出了一些粗浅的看法。     

光纤传感器

光纤技术可以给传感器设计提供一种革新方法,由于光纤传感器是介电器件,所以不受多种电磁干扰(EMI)和电磁脉冲(EMP)的影响.正因为如此,光纤传感器可用于远离其有关电子设备的苛刻的环境中,此外,光纤有较宽的通频带,允许高速数据传送,而且光纤的衰减要比铜导线小.除了光缆具有尺寸小,重量轻的优点之外,由于在光缆上搭线窃听困难而不会引起探测损失,与同轴电缆和铜导线相比较可以增加其可靠性.     

一种分析光纤传感串扰效应的蒙特卡罗方法

为提高光纤传感系统的复用能力,常将多个谱型重叠的传感器串联,由此引发的串扰效应会导致测量误差的产生,从而需要对串扰效应进行深入分析。将蒙特卡罗法引入到由多个谱型重叠传感器串联组成系统的研究中,该方法能考虑到光谱阴影、任意阶多次反射的串扰效应,计算出系统总反射率谱等信息。为验证方法的可靠性,使用蒙特卡罗法对由两个谱型重叠的传感器串联所组成系统的总反射率谱进行了仿真,并与其数学解析解比较,结果显示两者吻合度高,在选择光线数为5×106时,计算误差量级在10-3左右,证实了该方法的准确性。在此基础上,采用蒙特卡罗法对无解析解的多个传感器串联所组成系统的总反射率谱进行了仿真计算。     

光纤传感器现状研究

回顾了光纤传感器的现状。光纤传感器具有抗电磁干扰、重量轻、尺寸小、灵敏度高、带宽宽以及易于实现多路或分布式传感等优点。应变、温度和压力是研究最广泛的被测对象，光终光栅传感器是研究最广泛的光纤传感器技术。光纤陀螺仪和光纤电流传感器是光纤传感器技术相当成熟和商用的良好示例。讨论了不同的光纤传感器技术，尤其是光纤光栅传感器、光纤陀螺仪和光纤电流传感器技术，重点讨论了原理和现状。目前，光纤传感器通信己取得一些成功，但在不同的领域．它们仍需与其它成熟的传感器技术竞争。人们正在不断开发和试验新的设计，不仅是传统的被测对象，还有新的应用。     

光纤拼接结构型应变不敏感温度传感器

设计并制作了一种基于七芯光纤的应变不敏感温度传感器.该传感器将一段七芯光纤与两段单模光纤进行熔接,通过优化熔接参数在熔接点处形成两个分别充当光路分束器和耦合器的凸锥结构,构成了马赫-曾德尔干涉仪(MZI).实验研究了该传感器对温度和应变的响应特性.结果表明,传感器的光谱对应变不敏感,但传感器对温度具有良好的线性响应特性...     

基于双光纤布喇格光栅的液位传感器

设计了一种基于双光纤布喇格光栅的新型液位传感器,导出了双光纤布喇格光栅的波长漂移差与液位的关系.圆盘上受到的液体压力导致等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布喇格光栅的布喇格波长漂移.通过检测两个布喇格光栅的波长漂移差,得到被测液位.双光纤布喇格光栅通过补偿温度效应,解决了光纤布喇格光栅传感器的交叉敏感问题.该液位传感器的动态测量范围为2～3 000 mm.实验表明,双光纤布喇格光栅的中心波长随液位的增加分别向长波和短波方向漂移,而带宽几乎不变,实验和理论符合较好,该设计方案是切实可行的.     

布里渊散射分布式光纤传感器

介绍了基于布里渊分布式光纤传感器的进展和发展趋势,以及应用后向布里渊散射测量光纤温度／应变的基本原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的BOTDR（布里渊光时域反射）、BOTDA（布里渊光时域分析）及BOFDA（布里渊光频域分析）分布式光纤传感器的原理及各种实施方案,并指出还存在的问题。     

基于光纤微弯的分布式光纤应力传感器

研究了光纤的微弯损耗机理,在此基础上开发了一种用光时域反射仪(OTDR)进行探测的分布式光纤应力传感器。对光纤微弯调制机构和传感器系统进行了设计与实验,分析了系统的灵敏度和空间分辨率的影响因素,实现了空间分辨率为3m,测量范围为1km的测量精度。现场实验表明,采用该传感器能对山体滑坡等事故的发生实现及时准确的灾害预报。     

基于双光纤布拉格光栅的流速传感器

设计了一种基于双光纤布拉格光栅的新型流速传感器,它包括双光纤光栅压强传感机构和文丘里管.导出了双光纤布拉格光栅的波长漂移差与流速的关系.压强传感机构中的密闭铝箔管横截面两边的压力差导致等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布拉格光栅的布拉格波长漂移.通过检测两个布拉格光栅的波长漂移差,得到被测流体的流速.双光纤布拉格光栅通过补偿温度效应,解决了光纤布拉格光栅传感器的交叉敏感问题.该流速传感器的动态测量范围为8～200mm/s.实验表明,双光纤布拉格光栅的中心波长随流速的增加分别向长波和短波方向漂移,而带宽几乎不变,实验和理论符合得较好,该设计方案是切实可行的.

Abstract：

By using the fiber grating pressure sensing setup and Venturi tube,a novel flow velocity sensor based on double fiber Bragg gratings (FBGs) is proposed.The relationship between the flow velocity and the wavelength shift difference is derived.The pressure difference of the two sides of the cross section of the aluminum foil tube in the pressure sensing setup results in the distortion of an isosceles triangle cantilever structure.And the distortion results in the Bragg wavelength shift of the FBGs mounted at either side of the cantilever.By monitoring the wavelength shift difference of the two FBGs,the flow velocity can be obtained.The cross sensitive problem can be solved by compensating the temperature effect.Experimental results are in good agreement with theoretical analysis.The central wavelength of two FBGs shifts to the shorter and longer wavelength respectively with the rise of the flow velocity,while the bandwidth is almost unchanged.The experimental results verify the feasibility of the proposed sensor with a measurement range of 8~200 mm/s.     

光纤光栅高温传感器的研究

提出了一种能够测量高温的光纤布拉格光栅（FBG）传感器结构。利用线膨胀系数和长度均不同的两种金属细杆和光纤布拉格光栅设计而成的传感头，能够将被测温度转化为光栅的应变，解调由应变引起的光栅波长漂移，即可得知待测的温度。目前在实验室实现了500℃的动态范围和1℃的温度分辨率，实验结果与理论分析一致。     

一种新型金属封装的光纤法珀温度传感器

设计制作了一种金属封装的光纤法珀温度传感器,该传感器采用不锈钢毛细金属管代替传统的空心光纤对光纤法珀腔进行封装,毛细金属管在作为法珀腔腔体的同时也是温度敏感元件。采用该结构简化了光纤法珀温度传感器的封装工艺,理论分析和实验的结果表明,该金属封装结构使得传感器的灵敏度易于控制,对于腔长为10mm的温度传感器其精度达到±0.5℃。     

一种新型金属封装的光纤法珀温度传感器

设计制作了一种金属封装的光纤法珀温度传感器，该传感器采用不锈钢毛细金属管代替传统的空心光纤对光纤法珀腔进行封装，毛细金属管在作为法珀腔腔体的同时也是温度敏感元件。采用该结构简化了光纤法珀温度传感器的封装工艺，理论分析和实验的结果表明，该金属封装结构使得传感器的灵敏度易于控制，对于腔长为10mm的温度传感器其精度达到±0.5℃。     

干涉型光纤传感器中的双重降噪方法

基于马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪结构,构造了全保偏光纤传感系统,以单频窄线宽保偏光纤激光器作为光源,采用了光源光电负反馈和双光路平衡检测双重降噪方法,降低了光源的附加强度噪声,使系统信噪比(SNR)提高了约15 dB,达到60 dB。     

一种基于微弯效应的光纤液位传感器的研制

研制了一种用于测量储油罐油位的光纤传感系统，介绍了完整的研制过程。传感头是利用光纤的微弯效应制成的压力传感器，用耐油铝塑管对光纤和传感头进行封装。样机实测显示，最大非线性度为2．9％，灵敏度为14．5mV／l0．8mV／kPa。本系统结构简单，成本低廉，非常适用于要求防燃、防爆和耐腐蚀等场合的液位测量。