适用于精准温度控制半导体激光治疗仪的新型光纤温度传感器

基于保偏光纤的温度双折射效应,提出一种高精度、低成本、具有良好互易性的偏振干涉式光纤温度传感方案。采用125μm保偏光纤作为测温探头,与半导体激光器200μm传能光纤集成,组成一种具有精准温度控制能力的新型半导体激光治疗仪探针,通过实时、精确监测靶组织的温度变化,实时闭环控制半导体激光器的输出能量及脉冲频率,满足体内深度组织精准微创激光热疗的应用需求。完成了样机研制,并与光纤光栅温度传感器进行了比较测试,结果表明,偏振干涉式光纤温度传感器的测温分辨率为0.01℃,测温精度为0.1℃,成本及响应速度优于光纤光栅式温度传感器。     

基于双金属膜和法布里-珀罗干涉结构的光纤温度传感器

研究了一种新型的光纤法布里-珀罗干涉腔(F-P腔)结构的温度传感器,该传感器的F-P腔由双层金属膜和光纤端面构成,当被测温度发生变化时,基于双层金属膜的"双膜热挠曲效应"使得F-P干涉腔长发生变化,从而导致F-P腔输出的光强发生变化,通过测量该光强的变化即可测定相应的待测温度.在理论分析的基础上,运用有限元分析软件ANSYS对传感器的结构参数进行了优化,并对加工和封装后的传感器进行了实验测试,实验结果表明该传感器在测温0 ～ 80 ℃的范围内灵敏度达到了 62.82 nw/℃,综合精度优于±0.7%.该传感器具有结构简单、成本低、量程可根据双金属膜参数自由选择以及灵敏度较高等特点.     

基于光纤法布里-珀罗干涉仪的温度传感器

提出了一种基于光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪的温度传感器,传感器的敏感部分是一段两端研磨为平面的单模光纤,它的一端与一根单模传光光纤相接以形成一个反射面,另一端与空气接触形成另一个反射面,这两个反射面与敏感部分光纤形成本征光纤F-P干涉仪(IFPI).分析了该光纤温度传感器的温度响应特性,制作了传感器原理样机,搭建了测试平台,并对原理样机进行了测试.在25 ～30℃的范围内对传感器进行了标定,测得温度响应灵敏度为21.504·2πrad/℃,温度分辨率为0.046℃.实验结果表明:该传感器对温度有较好的线性响应和较高的灵敏度,且制作工艺简单,成本低,具有良好的应用前景.     

全光纤温度传感器

提出了一种在刻纹光纤上镀敷具有热胀性薄膜的全光纤温度传感器。缩小了外形尺寸，提高了温度传感灵敏度。这种传感器具有线性温度响应和良好的重复性，可用于低于２００℃的温度测量。     

全SiC结构高温压力传感器制备及测试

面向极端条件下原位压力测量技术的需求,设计了一种光纤法珀式碳化硅（SiC）高温压力传感器。采用全SiC真空法珀（F-P）腔结构,以最大限度发挥SiC材料优异的耐高温特性。通过用反应离子刻蚀和高温高压键合技术成功制备了全SiC式高温压力传感器,实现高温环境下的原位压力测量。实验结果表明,该传感器能够实现650℃高温环境下6 MPa的压力测量。650℃下传感器的光谱压力灵敏度达到4.05 nm/MPa,温度压力交叉灵敏度为1.09×10^-3MPa/℃。研究成果为面向高温环境下压力原位测量的传感器开发提供了思路。     

双F-P型高温/应变复合光纤传感器

针对机电设备多状态监测的需求,提出了一种新双F-P腔光纤温度/应变复合传感模型。该光纤复合传感器采用纯石英光纤作为材料,通过化学腐蚀法及使用准直毛细管制作了双F-P腔,分别用以温度和应变测量,并对制作的传感器进行了传感性能的模拟仿真和实验验证。实验结果表明:该双F-P腔光纤复合传感器测量的最高温度为1 000℃,温度灵敏度为10.998 pm/℃,满量程温度测量误差小于2%;该双F-P腔光纤复合传感器测量的最大应变为10 000με,应变灵敏度为3.268μm/με,应变测量误差小于2%。所提出的双F-P腔温度/应变光纤复合传感器实现了温度和应变的同时测量,可用于机电装备同一位置的温度、应变测量。     

管式光纤光栅温度传感器封装与传感特性研究

介绍了两种管式光纤光栅温度传感器的金属型封装方案,对其温度传感特性进行了实验研究与分析。使用外径5 mm、内径4 mm、长度50 mm的管式结构不锈钢材料对光纤光栅进行探头式保护型封装以及温度增敏型封装,所得探头式保护型封装传感器的温度灵敏度系数为9.86 pm/℃,温度增敏型封装传感器的温度灵敏度系数为29.97 pm/℃,是裸光栅的3倍,表明使用热膨胀系数大的封装材料可获得灵敏度更高的传感器。实验结果表明,两种封装形式的传感器均得到很好的重复性,并没有迟滞现象,线性拟合度都达到0.999以上。     

综合布线设计中如何选择多模光纤和单模光纤

光纤分类 光纤按光在其中的传输模式可分为单模和多模。多模光纤的纤芯直径为50或62．5μm，包层外径125μm，表示为50/125μm或62．5/125μm。单模光纤的纤芯直径为8．3μm，包层外径125μm，表示为8．3/125μm。[第一段]     

波长调制型光纤珐珀应变传感器串联复用技术研究

基于光纤珐珀应变传感器的基本原理,利用数字信号处理的方法对光纤珐珀应变传感器的串联复用技术进行了研究,进行了复用加载仿真,通过复用加温实验进行了验证.     

分布式光纤温度传感器在稠油开采中的应用

为了满足稠油油井安全生产和温度监测的需求,设计了一种传感距离为2 km的分布式光纤温度传感器用于监测稠油油井的温度信息.同时对分布式光纤温度传感器进行了特性分析,并给出了高温温度实验结果.实验结果显示:分布式光纤温度传感器能够在稠油油井温度测量方面进行很好的应用.系统温度范围为0～350℃,测温光纤长为2 km,测量温度精度为±1℃,空间分辨率为1m,为油井井下温度测量提供了科学依据.     

刻纹光纤温度传感器

本文提出了一种新型的光纤温度传感器,它不需要复杂的外部结构,利用刻纹光纤就可得到高的温度传感的灵敏度.这种传感器具有线性的温度响应和较好的重复性,可望用于低于150℃温度的精细测量.     

光纤应变传感器的研究

本文采用在一段单模光纤两端镀膜的方法构成光纤法布里－珀罗干涉腔,导出干涉腔反射光的数学模型,给出干涉腔与其它器件连接构成的干涉式光纤应变传感器的一般理论和测量方法。     

光纤光栅用于应变/温度传感初探

本文介绍了光纤光栅应变和温度传感的原理，完成了光纤光栅用于应变和温度传感器的初步实验。分析表明波长为８２７ｎｍ的光纤光栅应变灵敏度为０．６５ｐｍ／ｕε，温度灵敏度为５．２ｐｍ／Ｃ。     

气体压力式FBG温度传感器设计

针对基于电信号传输的温度传感器难以在石油、化工、变电站等高危环境中做检测的问题,设计了气体压力式光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器.采用气体压力式结构,在等强度悬臂梁上下表面的中心轴线上各粘贴一只具有相同敏感系数的FBG,分析了该温度传感器的工作原理,建立了其理论数学模型,并组装了传感器.通过对设计的气体压力式FBG温度传感器进行升降温实验测试,得到传感器的静态性能特性:传感器的线性度为3.59％FS,升温过程中灵敏度为10.14 pm/℃,降温过程中灵敏度为9.99 pm/℃.     

PCVD工艺生产用于吉比特以太网的多模光纤

由于使用方便，支持当前IP环境，以及成本低等方面的原因，基于光纤技术的吉比特以太网将成为局域网(LAN)的骨干网络。在主干网或服务器到中枢区段中使用62．5m多模光纤，并结合连接62．5m吉比特以太网标准的单模光纤，将是支持当今应用网最经济合算的方式，并且为将来更高速的LAN和宽带视频提供保证。在吉比特以太网标准下，50m多模光纤也是可选产品之一。     

高温再生光纤光栅温度传感器封装技术

针对光纤光栅高温再生后机械强度降低、易断裂的问题,开展了高温再生光纤Bragg光栅(RFBG)温度传感器封装技术研究,提出了一种石英—陶瓷管封装的高温再生光纤光栅温度传感器结构。通过1 000℃高温退火得到了高温再生光纤光栅温度传感器,并对其进行了标定,对其测量精度和高温稳定性进行了测试。结果表明:制得的再生光纤光栅温度传感器反射光谱信号良好,测量精度优于±3℃,1 000℃高温下保持5 h的温度偏差为±0. 6℃。     

光纤光栅金属基片式封装结构及其温度传感特性研究

本文提出了一种光纤光栅金属基片式环氧树脂封装结构,分析了该结构封装光纤光栅的温度传感特性,并进行了实验研究,得出了温度传感灵敏度系数.研究表明该封装结构非常适合制作分布式光纤光栅温度传感器.     

MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现

基于外界压力引起敏感膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感的原理,提出了一种MEMS光纤法珀压力传感器的设计,建立了传感器敏感膜片的挠度变化与膜厚、半径及施加压力的关系理论模型,并在此基础上进行了膜片的MATLAB二维数值仿真和Comsol Multiphysics三维数值仿真,并完成了FP压力敏感头的制作,进而设计了能够应用于光纤传感的解调方法,搭建了光纤传感的压力测试系统并进行了相关实验,利用所设计的解调方法对实验数据进行处理,进而对压力传感器的性能及特性进行了测试和验证。实验结果表明,传感器测试曲线线性度良好,与数值仿真结果基本一致,在100 kPa的量程范围内其灵敏度可达62.3 nm/kPa,温度敏感系数为0.023μm/℃,测量精度3.93%,且最小压强分辨率为1.29 kPa,证实了该MEMS光纤法珀压力传感系统具有一定的可行性。     

同时测量曲率和温度的高灵敏度光纤传感器

提出了一种基于光纤模式干涉仪的同时测量曲率和温度的传感器。采用多模—光纤锥—多模光纤熔接方式形成光纤模式干涉仪,多模光纤(MMF)作为耦合波导长度设置为半自聚焦长度,将纤芯中大部分能量耦合至包层中,以此激发高阶包层模式,对中间单模光纤(SMF)进行熔融拉锥处理,进一步激发高阶包层模式并控制包层损耗,增加干涉条纹消光比,从而增加传感器的灵敏度。通过检测干涉谷值波长以及干涉谷值功率的变化,实现对曲率和温度的高灵敏度同时探测,设计的光纤模式干涉仪的消光比高达40 dB,曲率灵敏度高达141.63 dB/m~(-1),温度灵敏度为71.43 pm/℃。     

熔融七芯光纤球对称的Mach-Zehnder干涉传感特性

提出了一种基于七芯光纤和单模光纤熔球对称型Mach-Zehnder干涉传感器。单模光纤端面熔接制作直径180μm光纤球,将2个光纤球中间熔接一段七芯光纤,位于Mach-Zehnder干涉结构中间的七芯光纤长度为9 mm。传感器外界环境温度、曲率的改变都会使传感器的纤芯基模和包层模的光程差发生改变,从而引起传感器干涉谱发生变化,通过监测干涉谱可以实现对外界物理量的测量。通过建立的有限差分光束传播法仿真分析结果可知:光纤球结构增加了七芯光纤的光耦合效率,七芯光纤结构的干涉效应得到了有效改善。实验结果表明:当温度在20～95℃范围内变化时,传感器的温度灵敏度为58. 97 pm/℃,线性度为0. 996 22;曲率在0～1 m~(-1)变化范围内,传感器的曲率灵敏度为2. 55 nm/m~(-1),线性度为0. 996 73。设计的传感器结构紧凑、制作工艺简单、可靠性高。