光纤传感器在涡轮轴向位移检测中的应用研究

以光纤传感原理为基础，采用一种强度补偿型反射式光纤位移传感器，借助光纤本身的优势，实现涡轮机轴向位移的实时监测。系统包括光源及其驱动电路、光纤传输通道、信号处理电路和信号输出系统。通过双路接收的方法消除因光源发光功率波动、光纤损耗变化以及环境干扰光等因素对测量结果的影响。采用稳压源驱动和温度补偿保证光源发光的稳定性，进行转速监测以补偿速度变化引起的误差。采用单片机完成被测信号的识别和处理，提高了测量的精度。     

LED在基于光纤传输的照明系统中的应用

为了实现将LED应用于基于光纤传输的照明系统中以替代传统光源,首先简要介绍了基于光纤传输照明系统的应用及组成,描述了LED应用于光纤传输照明系统设计的光学扩展量理论。根据光学扩展量理论分析了LED选型方法,总结了基于LED光纤传输照明系统的设计原则和要点。然后应用设计实例:基于红,绿和蓝三色LED合光的光纤照明模组,详述了设计过程,给出了测试数据。结果表明:LED可以应用于光纤传输照明系统中替代传统光源,市场前景广阔。     

一种新型鼻咽癌诊断与定位的荧光成像装置

用传统鼻咽镜的白光光源传输系统 ,建立一套用于鼻咽癌诊断与定位的激光诱导药物荧光成像装置。给出了系统的光学整体设计方法 ,还包括激光器出射光束与光纤高效率耦合技术及同光轴非接触两光纤间的光束耦合技术。光学模型实验结果表明 :实验样机的灵敏度和成像衬比度都达到了临床应用的基本要求     

Surface roughness measurement based on fiber optic sensor

The multi-wavelength fiber sensor for measuring surface roughness and surface scattering characteristics were investigated. In this paper, specimens with different surface roughness were analyzed by using 650 nm, 1310 nm and 1550 nm laser as the light source, respectively. The working distance of 2 mm was chosen as the optimum measurement distance. The experimental results indicate that multi-wavelength fiber sensor can accurately measure surface roughness, and can effectively reduce the unsystematic error. The light scattering intensity ratio has a good linear relationship with the surface roughness. The minimum relative error of the surface roughness is 2.92%, the maximum relative error is 13.4%, and the average relative error is about 7.48%. The accuracy for measuring surface roughness by multi-wavelength fiber sensor is about twice as large as that by single-wavelength fiber sensor.     

二维光纤位移传感器

本文介绍了一种新型强度补偿型二维光纤位移传感器。这种传感器的测量探头由３根呈正三角形分布、型号相同的光纤组成，其中两根光纤用于测量探头位置，另外一根光纤提供功率补偿。利用这种传感器，不仅可以测得探头正三角形中心相对于照明光纤中心的位移，还可以进一步给出二维坐标（ｘ，ｙ）。除此而外，这种传感器还可以消除光源功率波动对测量的影响，提高测量精度。     

光纤色散法测量闪烁体脉冲光谱

提出了一种利用光纤波长色散测量脉冲光谱的方法.由于具有较宽光谱的脉冲光在一定长度的光纤中传播时会发生波形展宽,需要根据测量和标定结果校正展宽的波形才能得到光源的实际光谱曲线.标定时首先利用ps级脉冲光源对测量系统进行时间响应标定,得到系统的时间响应函数;接着测量不同波长光的走时,得到不同波长的群折射率;最后测量光纤中的光谱衰减,得到各种波长的相对衰减或传输效率.利用以上3个标定结果,对波形进行数字逆卷积,并进行走时校正和衰减系数校正,即可对所得到的波形进行恢复.经实验测量和数据处理,得到了一种红光闪烁体的发光光谱曲线,其中心波长与用其他方法测到的中心波长的差小于2 nm,谱线形状基本一致.研究显示,在脉冲光的脉冲宽度远小于其色散展宽时,可以利用光纤的波长色散对脉冲光的光谱进行测量.     

LED中荧光材料量子效率测量系统的设计

LED作为新兴光源,与传统的白炽灯光源相比,具有很大的优势。衡量其荧光材料发光性能的一个重要参数就是量子效率。为了准确地测量荧光材料的量子效率,提出了一种基于半积分球装置的量子效率测量系统。该系统采用了中心波长为465nm的蓝光LED芯片作为激发光源,与直径为150mm的半积分球和直径为150mm、中心孔直径为8mm的平面反射镜搭配使用,运用光纤和线阵CCD光谱仪采集光谱数据,并进一步计算出量子效率。为了验证系统的有效性,分别采用两种不同的荧光材料对测量系统进行测试,测量结果与厂商所给的数值基本一致。实验结果表明,该测量系统能有效地评估LED中荧光材料的发光性能。     

基于混沌信号的光时域反射仪

研制了基于混沌信号相关测距技术的光时域反射仪样机。介绍了该仪器的混沌光源设计,硬件系统结构设计和软件算法流程设计。以G.652.B单模光纤为被测对象,对该仪器检测光纤故障的技术指标进行了分析测试。测试结果表明,在102km内可实现与距离无关的50cm空间分辨率,比现有飞行时间测量技术提高了约两个数量级,可实现对光纤不同类型反射事件的识别,完全满足无源光网络中的故障检测。     

强度型光纤传感测试系统的稳定性研究

描述了一种光纤传感器输出特性测度系统，该系统通过调制和补偿技术大大改善了系统的稳定性，介绍了补偿的方法和调制的措施，并进行了定点测度和全程测试的实验。结果表明，采用的调制和补偿技术可大大减小光源强度变化和外界干扰光的影响，提高测试系统的稳定性。     

光谱吸收型光纤多气体传感系统

基于气体的近红外吸收机理，研究了一种可以检测多种气体的全光纤传感方法，采用光纤光栅波分复用技术．通过光纤光栅和压电陶瓷（PZT）对宽带光源LED进行波长调制，获得与相应气体吸收峰相对应的窄带反射出射光，检测二次谐波，实现对多种气体的较高灵敏度测量。利用二次谐波与光纤光栅透射光强的比值来消除光路干扰。建立了谐波检测的数学模型，进行了光纤C2H2和CO气体测量系统的实验研究。     

基于光子晶体光纤参量振荡器的CARS成像光源研究

研究了一种基于光子晶体光纤参量振荡器的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)成像光源。该光源采用中心波长为1 030nm的皮秒光纤激光器作为泵浦源,以无截止单模光子晶体光纤作为参量增益,通过搭建光参量振荡器,实现平均功率为10mW的参量激光输出。在色散滤波效应的作用下,该光源输出波长可实现连续可调,调谐范围为782～793nm,对应的波数覆盖范围为2 901～3 078cm-1。该光源产生的两束激光脉冲可实现空间自同步、时间自重合,用于CARS成像测量时,无需空间、时间对准,有望推动CARS成像光源向全光纤化、小型化的方向发展。     

三层反射式同轴光纤束位移传感器设计

设计了用于旋转机械动静间隙测量的三层反射式同轴光纤束位移传感器.建立了光纤束传感器调制函数的数学模型,对影响传感器特性的参数,包括接收光纤纤芯半径b0、发射光纤和接收光纤的轴间距c、被测表面反射率变化等进行了仿真计算和分析,给出了系统的优化设计参数.以车削圆柱体为工件进行了动态测试,测试结果表明,该传感器有效抑制了光源波动和测量点不同对测量结果的影响,满量程范围内误差小于1%,满足了设计要求.     

基于虚拟仪器的光纤瓦斯传感系统

采用普通发光二极管LED产生的宽带光源，通过光纤Bmgg光栅和压电陶瓷对其进行波长调制，获得窄带出射光，并采用神经网络对压电陶瓷两端的电压进行控制，从而实现瓦斯气体浓度的高灵敏度测量。利用虚拟仪器技术，将采集的信号进行解调及加工处理和计算，简化了设计。得到的瓦斯浓度能够在图形界面上显示，并进行保存，以便用于瓦斯突出、瓦数预测等其他后续工作。     

CCD光纤液位传感器的研究

文中介绍了一种由光纤、线阵ＣＣＤ 及浮子组成的液位测试系统。该系统在实现了现场全光无电在线检测的同时,使输出信号与环境光干扰无关,与光源信号漂移无关,且动态范围大,灵敏度高,稳定性好,适合易燃易爆液体贮罐的现场应用。     

膏药测量中双传感器补偿法失效现象的研究

介绍了膏药激光透射法测量系统及双传感器补偿法的测量原理。在测量系统中，为消除光源强度变化对测量精度的影响，采用分光镜将光源分为测量光和参考光，同时采用两个光电传感器接收信号并进行补偿。在实验中，这种双传感器补偿法并未达到预期效果。分析原因之后，指出光源偏振方向的随机变化，导致系统中分光镜分光比的随机变化，若保证光源偏振方向不变，分光比也不会因光源强度变化而变化，从而可达到补偿效果。为此，给出了解决方案及实验结果。结果表明：该解决方案是可行的，实验结果可以满足系统精度要求。     

光纤pH传感器的设计

设计开发了一个用于环境水质 p H值监测的光纤传感系统。采用5发光二极管作光源 ,硅光电二极管作检测器 ,大芯径、大数值孔径的 Y型分叉光纤束作传感介质 ;染料指示剂苯酚红以两种方法固定 ,设计了相应的两种探头结构。系统中提出了双 L ED双光束补偿的设计思想 ,对两种探头的传感机理做了归一性推导。该系统体积小 ,价格低廉 ,性能稳定 ,响应灵敏度可达 0 .0 1 p H。     

Lensed plastic optical fiber with an aspherical fiber end formed by joining an aspherical plastic lens and a plastic optical fiber using laser transmission welding

In optical communication systems which require the coupling of the light source to the fiber, efficient coupling can be practically realized either using a separate lens or by direct formation of the lens at the fiber end. A novel lensed plastic optical fiber (LPOF) is presented with efficient coupling of the plastic optical fibers with a light source. An aspherical plastic lens was bound with a flattened plastic fiber end by laser transmission welding (LTW) to form an aspherical fiber endface which can provide better coupling efficiency than a spherical fiberface. An analysis demonstrates that LTW can offer strong welding with small heat affected zones that are appropriate for commercial use. In this study a useful method for manufacturing lensed-end fibers is developed and demonstrated experimentally.     

基于全光纤干涉的新型光纤长度测量系统

设计了一种新型的光纤长度测量系统,该系统基于全光纤干涉系统,通过扫频系统和压电陶瓷实现对两束相干光信号的相位差进行调制,并在信号处理端检测出待测光纤的消光频率从而计算出待测光纤长度.与传统的时域反射仪(OTDR)测量方法相比,该系统不存在测量盲区,适用于各种长度光纤的测量.从理论上分析了系统的可行性,并用实验加以验证.实验结果表明该系统的测量结果与OTDR基本一致.     

光纤傅里叶变换光谱术在光纤光栅传感解调中的应用

介绍了光纤Mach-Zehnder干涉仪的基本原理和光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)的结构;基于光纤Mach-Zehnder干涉仪,采用傅里叶变换光谱算法对光纤Bragg光栅传感器的波长进行了解调。宽带光源发出的光经过光纤耦合器进入光纤Bragg光栅,其反射光由耦合器返回进入到FFTS中进行测量,FFTS的最高光谱分辨率达到0.05 cm-1,即在近红外1 550 nm波长处分辨率为0.012 nm。分别对光纤Bragg光栅的应变特性和温度特性进行了测量。测量显示:光纤Bragg光栅的应变灵敏度为0.833 pm/με,温度灵敏度为19.78 pm/℃。得到的结果表明FFTS系统具有高分辨率、大测量范围的特点,可满足光纤Bragg光栅传感器波长解调的需求。     

可见光室内定位系统的信道模型及其仿真分析

为掌握可见光室内定位系统的无线信道特征,以提高室内定位系统的抗干扰性能,建立了室内可见光定位系统信号传输的信道模型及噪声模型。在设计的照明模型下,可见光反射损耗远大于视距传播的损耗,故信道传输函数可用直流增益函数表示。仿真结果表明,定位接收器接收到的定位信号信噪比大小与照明灯分布、定位光源光功率变化以及室内定位平面相对高度等参数有关。仿真计算结果表明,不同位置的光源所发信号接收时信噪比差异明显,因此定位中对定位光源的选择很重要,会直接影响定位系统的抗干扰性能,从而影响系统的定位精度。