基于DSP的干涉型光纤加速度计检测方案的研究

针对采用PGC解调方案的光纤加速度计，提出了一种基于高速数字处理芯片(DSP)的数字检测方案．介绍了DSP系统的软件和硬件的设计及实现．以DSP为核心的数据采集处理系统在光纤加速度计测量系统中得到了很好的应用．系统经过了软件和硬件的调试工作，完成了PGC解调工作．光纤加速度计检测的信号得到了解调，取得了预期目标，这也进一步说明了利用DSP芯片进行数字PGC解调处理方案的可行性．     

光纤振动传感器相位解调算法研究综述

介绍了光纤振动传感器的定义及其类别。对相位生成载波(PGC)技术、3×3耦合器解调算法和数字正交解调算法3种光纤振动传感器相位解调算法进行了对比和分析,指出后期相位解调算法仍然有很多改进的方面。最后介绍了未来在实际中有望得到更广泛的应用的情况。     

干涉型光纤传感器控制工作点的新方案研究

为解决干涉型光纤传感器的相位漂移问题,通过对双光束光纤干涉仪输出光强信号的理论分析和数学推导,阐述了信号各种成份的特点和作用,设计出基于反馈控制稳定工作点的干涉仪解调方案．不但解决了相位漂移的问题,而且给出了解决输出信号波形反相问题、PZT复位噪声问题、光功率起伏直接影响解调结果问题的方案．仿真和实验获得了稳定工作点于正交状态的理想结果．     

测量微振动的光纤Sagnac干涉传感器

提出了一种光纤Sagnac干涉传感器,用于固体表面传播的超声波产生的微弱振动检测.当超声波信号在固体中传播并作用于光纤传感器的敏感环时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制;通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,获得了超声信号的频率特征.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体中传播的超声波的频率特征识别.     

用于Sagnac干涉仪的PGC解调电路研制

论述了相位生成载波PGC解调技术的算法,并将基于PGC解调技术的硬件系统应用于Sagnac干涉型管道泄漏定位系统中,解调出干涉信号相位.实验结果表明:该解调系统能从干涉信号中有效地解调出泄漏信号,并实现管道泄漏点的准确定位.     

基于分布式光纤传感器的管涌监测系统

针对水利工程输水堤坝管涌难以实时监测的问题,结合分布式光纤传感器应变检测灵敏度高及FPGA并行运算快的特点,设计了基于光纤全分布式传感器与FPGA数字解调算法的堤坝管涌实时探测系统。首先利用双Mach-Zehnder干涉组成的光纤全分布式传感应变检测系统感知管涌导致的应变,之后通过计算由应变导致的调制信号到达两光电探测器的时间差确定管涌渗漏点。系统采用频率分选机制在信号调理电路实现信号筛选,评定渗漏程度,由FPGA实现数据采集、滤波、存储及解调,有效缩短了解调时间及定位误差。结果表明,系统可对2公里范围内的管涌渗漏事件进行有效定位报警,定位误差在±8m以内。     

基于LabVIEW平台的锁相放大器在管道泄漏检测中的应用

为了提高干涉型光纤传感器的信号检测能力,开发了基于LabVIEW平台的锁相放大器,并用于Sagnac干涉型光纤管道泄漏检测系统。以解调干涉信号相位,分析了锁相放大器的信号解调原理及泄漏源定位方法,并在泄漏位置为5.0 km处进行了有无泄漏及泄漏定位的实验研究,结果表明.该锁相放大器可以解调出泄漏信号,并能实现泄漏点精确定位.     

基于CCD成像解调技术的EFPI传感器

制作了一种非本征型光纤法布里珀罗(EFPI)应变传感器。应变测量结果表明,传感器应变灵敏度为40pm/με,具备良好的线性测量能力(线性度0.999 6)和较小的重复性误差(0.4%)。该传感器结构简单,制作方便,易于得到推广应用。同时,介绍了基于CCD成像的信号解调技术,其既可应用在光纤光栅(FBG)解调系统中,亦可用在光纤法布里珀罗(F-P)信号解调系统中。与F-P解调中常用到的传统光谱仪相比,其具有体积小、成本较低及分辨率高等优势。     

偏振无关的Michelson光纤传感器的研究

针对低双析射光纤双光束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落，介绍了一种新型的干涉型光纤传感器的偏振衰落技术，通过在Michelson光纤干涉仪上加两个法拉第旋转镜以抵消偏振态的随机变化，可以使输出信号的可见度稳定为1，并分析了瑞利散射对光纤干涉仪的影响。     

光纤Michelson干涉仪的声发射检测实验研究

提出了一种基于Michelson干涉仪原理构成的非接触式光纤超声传感系统,用于固体中传播的超声波的检测．这种传感器的特点是能够精确地检测由固体中传播的超声波产生的微弱振动．当超声波信号导致反射器振动时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制．通过检测干涉仪的输出光强度,并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率．对传感系统的位相调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,表明该系统可用于固体中声发射的频率特征识别．     

分布式光纤温度传感器

论述了喇曼散射与布里渊散射光纤温度传感器的频域分析方法,该方法克服了传统时域法在信号检测中需要高速采样电路的缺点,为提高传感器空间分辨率开辟了新的途径,讨论了一种基于模耦合原理的高空间分辨率分布式温度传感器,并对喇曼散射、布里渊散射和模耦合效应三种传感器的特点进行了比较。     

光栅莫尔条纹信号非正弦性误差修正

为了提高光栅传感器的测量精度,提出了一种莫尔条纹信号非正弦性误差修正方法.通过三角函数变换建立修正模型,并依据泰勒级数迈克劳林展开式建立光栅传感器输出信号正弦性修正方程.以非线性模型中常用的最小二乘参数估计方法建立代价函数,采用粒子群算法对修正方程中的参数进行辨识,实现对光栅传感器输出信号的修正.针对修正前后采样数据的误差进行分析,光栅传感器输出信号误差峰峰值由110″降低至24″,其正弦性得到了改善.实验结果表明,该方法有效地解决了光栅传感器在复杂工作环境下输出信号非正弦性导致的精确性和稳定性问题,提高了光栅传感器的输出信号精度,增强了其对复杂工业现场的适应能力.     

分布式光纤温度传感器系统的基础研究

分布式光纤温度传感器是近年来发展迅速的一种新型传感器.本文对此系统的基础——OTDR 技术及光纤中的散射与温度的依赖关系进行了分析研究,认为基于后向(?)曼散射的分布式光纤温度传感器很有生命力.     

热释电效应与超声衰减结合的离体温度估计

针对不规则介质引起的超声信号方向改变对超声测温的影响,提出结合热释电传感器和衰减系数温变性的超声测温方法. 构建并论证由超声、待测体和热释电传感器组成的测温模型. 设计制作具有高吸声特性的传感器,评价该传感器的超声信号的响应性能. 结果显示,传感器的输出电压与到达的超声功率成正比,功率灵敏度为3.117 mV/W,测量误差小于2.5%. 通过估计离体猪肉组织温度验证测温方法的准确性,传感器的输出信号时域能量与组织温度的相关性达到0.975 5,该方法估计的温度与热电偶测量值基本一致,估计误差小于3.95 °C. 实验结果表明,利用热释电传感器与超声能够测量出组织的温度的变化.     

汽轮机轴向位移监视仪的研制

介绍了一种利用单片机技术研制的智能化轴向位移监视仪．阐述了其基本工作原理，包括传感器输出信号测量及输入采样电路、标准信号的输出、键盘显示系统等部分，并给出了部分电路原理图及软件流程图．     

基于小波和神经网络的传感器故障诊断

提出了一种新的基于小波包变换和BP神经网络的传感器突变故障诊断方法。根据小波变换在时域和频域都具有良好的局部化特性对信号特征进行精确定位,根据传感器输出信号的小波包分析提取能量变化率的特征向量,利用BP神经网络进行传感器故障分类。这种方法无需预先建立传感器模型和测量传感器输入信号,通过对小波包系数的削减,减少了冗余数据,提高了故障检测的实时性。仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

磁敏Z元件应用

Z元件磁敏传感器具有体积小、电路简单、易于集成、抗噪力强等特性,其输出信号可以是模拟信号也可是数字信号。位移传感器利用固定在磁铁上的Z元件与平板齿轮的相对运动将位移量的变化转变为磁场的周期变化,变化的周期磁场信号转变为电压的脉冲信号,脉冲的数量与位移量成正比。触觉传感器通过弹性活塞装置把力转化为Z元件与磁铁之间的距离,此距离与磁场强度成反比,而磁场与Z元件输出的电压成正比,使触觉处受力的改变转变为电压的改变。马蹄型磁极与转盘固定,转盘转动时,磁极围绕Z元件转动,使Z元件的电压输出为脉冲信号。     

多功能低功耗甲烷浓度检测仪的设计与应用

设计了一种新型的甲烷浓度检测仪,选用包含MCS-51内核、A/D转换、4 KROM的微控制芯片87LPC767作为CPU;采用目前应用相对成熟的黑白元件与热电导元件作为高低浓敏感元件;采用了FSK调制输出方式、485数字输出方式、(1～5)mA或(4～20)mA的电流输出方式、(5～15)Hz或(200～1 000)Hz频率输出方式等多种输出方式的接口电路;设计了遥控接收电路,配合软件技术可进行报警值、断电值、零点值、线性度、编号值等多项参数的调校;在电源方面设计了高转换效率的DC-DC转换器,结合低功耗芯片的选择与软件中的滤波技术、轮流报警与显示等技术,使整个仪器的功耗降为18 V/35 mA,比目前广泛使用的甲烷传感器功耗降低了35%.     

基于虚拟仪器的发动机燃烧分析系统开发

针对车用发动机动力性和经济性研究的要求,提出了基于虚拟仪器的发动机燃烧分析系统设计方案。采用压电传感器获取缸内压力信号,采用光电编码器输出作为始点信号和扫描时钟;基于工业控制计算机和1394总线数据采集单元设计了系统硬件,软件采用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发。发动机燃烧分析系统实现了多通道定角度采样、多周期连续数据采集和数据处理功能。现场试验表明系统工作可靠,为发动机燃烧过程的研究提供了先进的试验手段。     

基于光纤荧光的电力设备温升在线监测系统研究

电气设备温度的在线实时监测问题已日益受到广泛重视.由于测温场合条件特殊，给温度测量造成一些实际的困难，在寻求温度传感器的其他替代手段的所有研究活动中，荧光光纤温度传感器以其抗电磁干扰能力强、体积小、耐高压、耐腐蚀等优点正日益受到重视.介绍了高压电气设备温升在线监测应用研究现状及两种国外基于光纤的温度监测系统.重点介绍了新设计的一种基于光纤荧光的多路温度在线监测系统，详细分析了其工作原理并介绍了该装置的总体结构，通过实验给出了其技术指标.