消偏型Sagnac光纤管道泄漏检测系统及其稳定性研究

管道作为石油、天然气、自来水等的主要运输工具,其运行安全性已受到广泛关注。管道腐蚀穿孔引起的持续性小规模泄漏的及早发现与准确定位是管道运行安全的主要问题和难题。利用Sagnac光纤干涉仪对管道小泄漏进行监测和定位时,光波偏振态的随机变化直接影响到Sagnac环中两束相干光的干涉效果,从而影响直线型Sagnac光纤干涉仪的性能。提出了采用光学消偏的方法抑制偏振态对Sagnac干涉仪性能的影响。通过改进干涉仪的结构,在Sagnac环中加入光纤延时环消偏器,从而提高系统运行稳定性。实验结果表明,该方法能够较好地解决偏振态变化引起的检测灵敏度降低的问题。     

高速光通信系统中偏振模色散的测量与补偿

论述了偏振模色散的偏振主态理论,在国内首次利用Sagnac干涉仪和偏分孤子法对偏振模色散进行测量,利用偏振控制器和保偏光纤实现光纤系统的偏振模色散补偿。     

高速光通信系统中偏振模色散的测量与补偿

论述了偏振模色散的偏振主态理论,在国内首次利用Sagnac干涉仪和偏分孤子法对偏振模色散进行测量,利用偏振控制器和保偏光纤实现光纤系统的偏振模色散补偿.     

偏振模色散的测量及补偿

用Sagnac干涉仪法和偏分孤子法对偏振模色散进行了测量,用偏振控制器和保偏光纤串接的方法成功地进行了偏振色散的补偿;分析了实验原理及其结果。     

混合Sagnac干涉仪高分辨率相位解调算法

为实现混合Sagnac干涉仪中偏振非互易相移的检测,提出了一种高分辨率的相位解调算法。该算法中,利用波数代替波长作为输出光谱的自变量,使输出光谱转化为标准的余弦函数,进行傅里叶变换和傅里叶逆变换,计算出干涉谱的频率、干涉级次和相对相位,实现了Sagnac干涉仪中偏振非互易相移的大范围、高分辨率解调。搭建了基于混合Sagnac干涉仪的保偏光纤温度传感器,进行了实验和相位解调研究,实验结果表明该算法可实现优于0.1℃的温度分辨率,并能实现室温到900℃范围温度的线性测量。     

基于Sagnac组合型干涉仪的光纤分布式扰动传感器

提出并研究了基于Sagnac组合型干涉仪的光纤分布式扰动传感器。扰动作用在传感光纤上引起传输光波相位的变化,可以通过Sagnac干涉仪进行检测。所提出的光纤传感器包括三个Sagnac干涉仪,它们共用一个宽带光源(BBS),并通过两个光电探测器(PD)检测干涉信号。由于宽谱光源的相干长度很短,因此只有经历相同路径的两束光会发生干涉,这样的路径存在三条。其中一个光电探测器检测有着相同环路长度的两个Sagnac干涉仪的信号之和,另一个光电探测器检测由法拉第旋光镜和传感光纤组成的干涉仪中的干涉光强。通过对探测器接收到的信号进行数学运算可以对扰动进行定位。实验结果表明,所提出的传感器可以检测并定位扰动。10次实验的最大定位误差为370 m,平均定位误差为270 m。     

基于Sagnac干涉仪的多点局部放电检测系统

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪用于多点局部放电超声检测的光纤传感系统。该超声检测系统由光源、单模光纤延迟线、光纤耦合器、相位调制器、偏振控制器和对比度为1的光纤Sagnac干涉仪组成。首先介绍了传感系统的超声检测的原理,然后搭建了模拟局部放电超声实验平台,利用Nd∶YAG激光器照射钢板激发出的表面波和高频声源,针对局部放电超声在钢板和变压绝缘油中的传播情况进行了实验。实验结果证明了使用该系统用于局部放电超声检测的有效性,在100kHz～200kHz频率范围内,信噪比可达40dB以上,同时实验验证了该Sagnac传感器对局部放电超声的多点检测能力。该光纤超声检测系统结构简单,频率响应高,成本低廉在局部放电等领域有着巨大潜力。     

一种新的直线型Sagnac光纤干涉仪管道泄漏检测系统及其定位技术

研制了一种基于Sagnac干涉仪的直线型分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位。利用法拉第旋转镜将传统Sagnac干涉仪的环形结构改为直线型结构,使其适用于各种复杂管道的布放。推导了泄漏信号引起的光信号相位变化表达式;分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并在泄漏点距法拉第旋转镜为4.020 km处进行了泄漏有无及定位的研究。实验结果表明,该系统很好地检测到泄漏源的有无,又较准确地确定了泄漏源位置且最大定位误差小于118 m。     

基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术

分析和仿真了含两段保偏光纤的光纤Sagnac干涉仪输出光谱特性,获得消除两段双折射光纤交叉敏感的条件。提出了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术。采用实心保偏光子晶体光纤作为传感光纤,搭建了基于双段保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的侧向压力传感系统,分别进行侧向压力测试及温度影响实验。实验结果表明,侧向压力灵敏度可以达到的0.287 7 nm/N,同时由温度变化引起的漂移量小于0.1 pm/℃。     

基于微分干涉仪的新型光纤声传感器

基于微分干涉仪原理，建立了一套新型光纤声传感器系统。对该系统进行了理论分析，建立了系统的数学模型，推导并分析了干涉仪的输出信号，并以宽频信号做声源进行了实验研究。实验结果与理论分析相吻合，解决了目前双干涉仪线性范围窄的问题，简化了信号处理电路，可使用低相干光源，并且系统不受外界缓变因素的影响，对宽频声源定位的误差小于1％。     

A variable-loop Sagnac interferometer for distributed impactsensing

A variable-loop fiber optic Sagnac interferometer is designed to locate a time-varying disturbance. Phase perturbation on a Sagnac loop produces a nonreciprocal phase signal which contains information of the perturbation location. Both location and amplitude of the perturbation can be determined by combining two phase signals from the variable-loop Sagnac interferometer. Spatial resolution better than 1 m has been demonstrated in a 180 m prototype system     

Complete switching in a three-terminal Sagnac switch

A three-terminal all-optical fiber switch based on a fiber Sagnac interferometer is described. The use of polarization components allows the construction of a switch in which the control beam and signal beam are isolated (i.e. the device is three terminal) and which is cascadable (the device output can drive its inputs). The interaction length need not be limited by the walkoff length in the fiber, as cross-splices can be made in the birefringent fiber to permit multiple passes. Contrast ratios as high as 40:1 have been demonstrated in a switch driven by an amplified laser diode.<>     

Planar location of the simulative acoustic source based on fiber optic sensor array

A fiber optic sensor array which is structured by four Sagnac fiber optic sensors is proposed to detect and locate a simulative source of acoustic emission (AE). The sensing loops of Sagnac interferometer (SI) are regarded as point sensors as their small size. Based on the derived output light intensity expression of SI, the optimum work condition of the Sagnac fiber optic sensor is discussed through the simulation of MATLAB. Four sensors are respectively placed on a steel plate to structure the sensor array and the location algorithms are expatiated. When an impact is generated by an artificial AE source at any position of the plate, the AE signal will be detected by four sensors at different times. With the help of a single chip microcomputer (SCM) which can calculate the position of the AE source and display it on LED, we have implemented an intelligent detection and location.     

基于Sagnac型的双光路平衡探测光纤声传感器

为解决传统声电传声器易腐蚀、易受电磁干扰等问题,提出了一种用光纤提取声音的声光换能器结构。该传感器以Sagnac干涉仪为原型,利用声压作用于感应光纤产生的光弹效应实现光波相位的调制,采用3 × 3耦合器构建双光路平衡探测系统,通过干涉实现语音信号的解调,将光电转换后得到的幅值相等的两路信号进行差分处理,消除共模干扰信号和降低光源噪声。实验测试表明,系统性能稳定,波形失真小,在300~3 400 Hz范围内实现声音信号的提取与还原。     

基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感研究

将磁致伸缩材料粘贴单模光纤构成的光纤磁传感探头接入Sagnac光纤环的一端,外加交流磁场将探头周围的直流磁场加载到4.9kHz的高频信号上,建立了基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感实验系统.采用锯齿波相位调制的方法,将干涉仪系统相位偏置在π/2附近,通过测量所加高频信号的幅度,实现了对直流磁场的测量.实验得到系统信号稳定性为0.4%,磁场分辨率为4.3nT,并给出36.75g铁块经过磁传感探头时系统的响应信号.     

一种光纤陀螺干涉仪光纤长度误差量测量方法

为提高光纤陀螺干涉仪保偏光纤长度误差量的测量精度,提出了一种基于四态方波调制的新的解决方法,将对光纤陀螺Sagnac干涉仪光纤长度误差量的测量转化为对探测器响应信号中尖峰脉冲的测量,并利用调制频率倍频技术实现了对尖峰脉冲的精细化测量。依据该方法设计制作了一套可检测光纤长度误差量的系统,达到了0.2 m的测量精度(2 000 m光纤)。实验结果表明,与普通保偏光纤测量方法相比,该方法测量精度高、速度快,为光纤陀螺的工程化装配提供了保障。