光纤光栅在传感应用中波长漂移的检测方案

波长漂移量的检测是实现光纤光栅传感网络的关键技术．分类阐述了近几年来光纤光栅传感应用中主要的波长检测方案,分析了它们的工作机理和特性,并展望了其可观的应用前景．     

光纤光栅传感系统信号解调技术的研究

光纤光栅传感是光纤光栅的重要应用之一,波长信号的解调是实现光纤光栅传感网络的关键。介绍了布喇格光纤光栅(FBG)传感的基本原理,对比FBG说明了长周期光纤光栅(LPG)的特点。阐述了基于长周期光栅的布喇格光纤光栅的解调技术,详细阐述了用长周期光纤光栅来解调布喇格光纤光栅的具体方案及技术。     

基于遗传算法的光纤光栅交叉敏感解调研究

光纤光栅在现代传感领域应用广泛,但交叉敏感特性严重制约了其发展。针对光纤光栅在传感领域应用中存在温度与应力交叉敏感的问题,提出了一种基于遗传算法的解调方案,建立了遗传算法的快速解调模型,经过数学分析得到遗传算法目标方程、适应度函数,系统讨论了参考光纤光栅与传感光栅的反射中心波长不同、反射峰值不同情况下的解调结果。数值研究结果表明,提出的基于遗传算法的解调方案可以有效地解调出参考光纤光栅与传感光栅参数不同情况下的温度与应变变化,有效地区分出温度与应力的影响,温度检测精度为0.1 ℃,应力检测精度为1.5 。打破了传统参考光纤光栅法要求传感光栅与参考光栅一致的要求,降低了系统的组建难度。     

飞秒写光纤光栅激光器有源高温传感技术

针对光纤光栅型光纤激光器有源温度传感技术只能进行较低温度以及较小范围温度测量的问题,提出一种飞秒写光纤光栅型光纤激光器高温传感测量系统.将飞秒写光纤光栅嵌入到光纤环形腔结构中,同时作为温度敏感元件和激光波长反馈器件,设计搭建了飞秒写光纤光栅型激光器光路.此光路系统输出光信号带宽为3.45 GHz峰值强度为31.94 dBm,2h内连续光谱检测最大波长漂移为3.25 pm,可视为无跳模现象,实现了高达60 dB的高信噪比、窄线宽、高功率信号输出,同时输出光信号可线性表征光纤光栅温度感应.实验结果表明此传感系统实现了50℃到1000℃大范围温度的线性传感检测,线性度可达0.9975,波长·温度灵敏度为13.8 pm/℃.     

光纤光栅传感器检测技术

阐述了光纤光栅传感器的波长移动检测技术的发展现状,分析各种检测技术的原理和性能,并对增益光纤在FBG传感网络有源检测中的应用进行探讨。     

边孔光纤光栅的传感特性

报道了一种新型边孔光纤及边孔光纤光栅的研究结果。采用有限元法分析了边孔光纤内部的应力分布和双折射数值,并通过波长扫描技术对其双折射进行了测量,理论计算和实验测量结果表明双折射数值达到4×10-5。根据边孔光纤光栅两反射峰偏振态相互正交的特性,提出了一种基于偏振检测的波长检测方案对边孔光纤光栅的传感特性进行了测量。结果表明两峰中心波长间隔随温度变化的灵敏度仅有0.05 pm/℃,是普通单模光纤光栅温度灵敏度的1/184。提出了一种基于横向荷载压力增敏的新型边孔光纤光栅封装装置,使边孔光纤光栅双峰间距的压力灵敏度从5.6 pm/MPa增加到119.14 pm/MPa,增敏21倍,实现了温度不敏感的高灵敏度压力传感。     

基于非对称F-P滤波器的光纤光栅解调技术

介绍了利用非对称光纤Fabry-Pérot（F-P）腔作为边沿滤波器的光纤光栅波长移位检测方案。基于薄膜干涉理论对该非对称F?蛳P腔的反射率响应关系进行计算与分析，得出该F-P腔的结构参数，改善了普通F?蛳P腔的反射特性，具有线性范围宽和线性度好的优点。利用该F-P腔的某一线性滤波边缘,将传感光栅的波长信息转化为功率信息进行检测，可完成光纤光栅的传感波长解调。采用该检测方案进行了光纤光栅应变传感实验,实现了在7 nm范围内的波长线性解调,测量波长分辨率为0.01 nm。     

光纤布拉格光栅传感系统信号解调技术研究

光纤光栅传感是光纤光栅的重要应用之一,波长编码信号解调足实现光纤光栅分布式传感网络的关键,介绍了光纤光栅传感的基本原理,分类评述了几种常用解调方法的工作原理、特点和性能,并分别给出了其典型的实验原理图,为光纤光栅传感技术的发展及其信号解调设计提供了依据。     

小波分析在恶劣环境光纤传感中的应用(英文)

光纤光栅是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息的,是一种波长调制型光纤传感器。现代光纤传感系统的应用领域要求光纤传感器能适用于各种极端恶劣复杂环境,并在恶劣环境中实现高精度高灵敏度的检测。现有很多方法可用于光纤光栅的波长检测,但这些方法的精度都受限于不同的光噪声。如果光纤光栅检测系统的光源采用激光光源,信号功率可大大增强,但多余反射会产生有害干扰信号,限制光栅的波长解调精度。论文采用理论仿真和实验验证的方式将小波分析用于恶劣环境中的光纤传感信号的去噪。仿真和实验结果表明,小波分析处理方法可有效降低系统检测误差,提高测量精度和系统信噪比,满足恶劣环境中光纤传感检测的性能要求。     

分布式光纤光栅传感系统的波长检测技术

波长检测技术是当前光纤光栅传感领域的重点和难点之一,光纤光栅传感系统的一个显著优点是易构成分布式传感网络系统,实现多点、多区域同时检测.文章以几个典型的解调系统为例,重点分析了分布式光纤光栅传感系统中信号解调的工作原理、特点和性能.     

基于干涉法的光纤光栅波长移位解调方案

光纤光栅波长位移的解调是实现传感系统的关键技术。分类阐述了基于干涉法的光纤光栅波长移传的解词方案,分析了各个方案的解调机理和特点。     

温度对光纤光栅反射波长漂移量的影响

设计建立了一套光纤光栅温度传感实验装置,研究了温度对光纤光栅反射波长漂移量的影响。分别对升温和降温过程中光纤光栅反射波长进行了测试,得到了升温和降温过程每度反射波中心波长平均漂移量,分析讨论了波长漂移与温度的变化方向的关系和温度传感响应速度等问题。结果表明,光纤光栅温度传感器响应速度很高,反射波长漂移量与温度具有比较好的线性关系,且与温度的变化方向无关。     

多相移和级联光纤光栅透射光谱特性研究

基于耦合模理论,利用传输矩阵法,系统地分析了多相移和级联相移光纤光栅的透射谱特点.结果表明,相移光纤光栅可在透射谱阻带中打开一个或多个透射窗口,多个相移时,透射窗口数等于相移的个数.改变相移量的大小可以改变输出光波长,而且随着相移量的增加,多相移和级联情况下,透射窗口向长波方向移动.光栅的级联使得其在布喇格衍射波长处,打开一个极窄的透射窗口,透射率与级联个数有关,当级联数为4时,透射率最高.     

基于相移光栅的多波长掺铒光纤激光器的实验研究

提出了一种基于相移光栅(PSG)的多波长掺铒光纤激光器的结构。在该结构中,使用双相移点相移光栅作为波长选择器件,该光栅是在普通布拉格光栅上插入两个相移点而形成的。以980nm的激光二极管(LD)作为抽运源,通过调整偏振控制器(PC),在室温下得到了稳定的三波长激光输出。通过连续25min的观察,观测到输出波长的峰值波动范围小于0.6dB。研究了相移光栅激光器的温度特性,通过设置不同的温度(25℃～85℃),实现了此类基于相移光栅激光器的微调谐。该掺铒光纤激光器可同时输出多个稳定的波长,因此可应用于多波长干涉测量以及全光通信等领域中。     

一种简单的增强光纤Bragg光栅温度灵敏度的方法

提出了一种简单的铝管或铝板封装(AP)法来增强光纤Bragg光栅(FBG)的温度灵敏度，实验测得AP光纤光栅的Bragg反射波长(1550 nm附近)的温度灵敏度为0.038 nm／℃,是裸光纤光栅温度灵敏度的3倍之多，相应的线性温度范围在0～120 ℃之间。     

金属化光纤光栅内应力的分析和实验研究

通过化学镀的方法,在光纤光栅表面得到了不同厚度的均匀金属镍镀层。由于材料热膨胀系数的差异,金属镍镀层将会在光栅内部形成内应力,这种内应力将随着镀层厚度的改变而改变。理论上分析了金属镀层的厚度对光栅中心波长漂移的影响,获得相关的理论曲线;实验上通过对化学镀镍全过程光纤光栅反射光谱的在线监测,获得了不同镀镍层厚度的光纤光栅中心波长的改变量,实验数据与理论分析结果吻合较好。     

超声脉冲导入光纤光栅的动态光谱特性研究

提出超声以矩形脉冲波的形式轴向导入光纤光栅,分析超声脉冲作用于光纤光栅的机理;在此基础上,设计超声脉冲发生电路以及超声换能器,用高电压脉冲驱动堆栈式压电陶瓷产生沿光纤轴向的压缩脉冲,并通过符合声阻抗匹配的铝锥结构将脉冲幅值放大,高效地耦合进光纤光栅;采用CCD成像法高速采集光纤光栅在时域上的动态反射光谱,分析其时域上的光谱变化规律。结果表明:超声脉冲波长远大于光纤光栅长度时,超声脉冲导入的光纤光栅可有效搬移光谱,在脉冲作用时刻中心波长发生漂移。为超声脉冲与波分复用解调技术相结合提供参考。     

光纤光栅的电磁调谐

提出了一种光纤光栅电磁调谐的新方法.实验表明,此种调谐方法在0～85.5 mA电流范围内,光纤光栅波长移动达1.16 nm.该调谐系统具有结构简单、灵敏度高等优点.     

单光纤光栅温度应变双参数传感研究

报道了一种用一根光纤光栅实现温度与应变同时测量的传感方案。用于同时传感温度与应变的光纤光栅写于两种不同光纤的连接处 ,本身具有两个反射峰。由于两种光纤的光热系数不同 ,两个反射峰具有不同的温度响应。通过监测两个反射峰的波长移动便可实现温度与应变的同时测量。     

基于弯曲压杆的光纤光栅可调谐线性啁啾化

提出利用镍钛合金压杆弯曲应变引入到光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)实现无中心波长漂移可调谐线性啁啾化方法并进行了实验验证。设计一种镍钛合金压杆结构,理论计算并有限元分析验证了应变分布情况。将光纤光栅粘贴在镍钛合金压杆上,弯曲压杆将线性拉伸与压缩应变引入到栅区,利用光谱仪记录反射谱。实验结果表明,当压杆移动距离达到12.5 mm时,反射谱带宽增大到1.57 nm,中心波长漂移量仅为0.11 nm。利用光纤光栅啁啾化理论,结合传输矩阵法和龙格库塔法实现啁啾光纤光栅光谱重构。实验结果与仿真结果吻合。该方法制作的啁啾光栅可以实现带宽可调谐且基本无中心波长漂移,在光纤传输和传感领域均具有一定的应用前景。