光纤光栅空分光复用传感系统的研究

介绍了一种光纤光栅空分复用传感系统,并将光纤光栅的传感特性应用于结构健康检测系统中。宽带光源发出的光波进入光栅阵列时,利用光开关选通不同光路实现FBG空分复用传感系统。系统采用等腰三角形悬臂梁调谐装置对FBG进行挠度加载,利用非平衡M-Z干涉技术对传感信息进行解调,将包含被测应变信息的FBG波长信号转变成相位信号,从而得到被测应变的大小,成功地实现了空分复用传感。该系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点,其传感分辨率为7.3 nε,灵敏度的实验值为0.82°/με。     

测量微小振动的光纤传感技术

本文简叙应用光纤分能器的光纤传感技术来测定微小振动。文中给出了测试数据,表明其振幅测量的空间分辨率约为λ/2;如采用频谱分析技术,测量精度还可提高1～2个量级。     

桥梁振动光纤传感系统的数学模型

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与被测桥梁振动之间的关系表达式,给出桥梁振动的测量方法。     

一种微振动光纤传感系统信号预处理电路

长距离分布式微振动光纤传感系统的系统噪声的重要产生原因是光源噪声。为了消除这类噪声,设计了预处理电路将一路光电信号转化为两路差分信号。电路将输入的光电流通过对管结构形成差分电流再分别转换成电压信号输出。仿真结果显示该电路可成功的输出两路差分信号,且带宽、增益和信号处理能力都比较强。     

基于参数估计的光纤水听器解调系统研究

研究并实现了可工程应用的光纤水听器解调系统,采用相除查找表的PGC解调方案和逐步参数估计的参数提取方法.从理论上详细阐述了参数提取方法原理,并从实验上分析了该方法的稳定性和有效性.实验测试表明1倍频/2倍频相位延迟的提取精度优于5％.光强、伴生调幅和角度修正因子的估算精度分别达到0.5％,2.5％和5％,能够满足实际工程应用要求.所研制的光纤水听器解调系统解调结果谐波分量较少,失真小.相比于标准压电水昕器系统,具有很好的线性度.解调系统噪声本底达到- 90 dB/Hz@ 100 Hz和- 95 dB/Hz@1 kHz.10 h连续测试,SINAD方差小于1 dB,THD方差约为2 dB,表明系统具有较好的稳定性.上述技术指标,达到了目前工程应用要求.     

用于光纤光栅传感的低成本高分辨率多通道波长解调仪

本文报道一种用于光纤光栅传感的低成本高分辨率多通道波长解调仪。基于薄膜滤波技术的密集波分复用模块已被广泛用于光纤通信系统中，在本文中，采用已商品化的薄膜密集波分复用模块同时完成了以波分复用方式连接的多个光纤光栅传感器的信号分离与波长解调功能，研究了一种结构简单、低成本、高分辨率的光纤光栅传感系统。该传感系统的特点是可用于多通道动态测量。本文将具体介绍一种旧通道传感系统，该系统在3kHz频率下的动态应变的分辨率优于1nε√Hz。     

光纤滑觉传感系统

本文采用平面反射式二维定点转动调制技术,给出了一种新型光纤滑觉传感器方法。     

用于高速转轴径向振动检测的光纤传感技术

采用光纤测量技术实现航空叶轮泵高速转轴径向振动的检测,对检测系统的工作原理做了详细介绍。设计了新型的光纤测头,提出相应的补偿方案,并对补偿机理进行了详细的分析。对测试系统的特性进行了研究,得出位移特性调制函数表达式,给出了仿真曲线。理论计算和仿真分析表明, 该测试系统能有效地消除因光源光强波动、光纤弯曲损耗、表面反射率等因素对输出特性的影响,可以在叶轮泵内部电磁干扰严重和高温等恶劣环境下实现对高速转轴径向振动的检测。实验测试结果表明,随着转轴转速由1 000 r/min提高到10 000 r/min,径向振动幅值单调增加,这与实际情况相符合。     

测量低频场的光纤磁场传感系统

在前人工作的基础上[1][2][3]，本文提出一种可测直流场及低频场的光纤磁场传感系统，它具有Zhangucchi系统[1]的主要优点，但结构远较其简单。     

用于OFDR振动传感的改进型相位生成载波算法研究

基于光频域反射（optical frequency domain reflectometry,OFDR）的振动传感技术由于其抗电磁干扰、抗腐蚀、安装方便,且具有精准的定位能力等,引起了许多的关注。而相位解调算法是OFDR振动传感的关键技术。应用于OFDR振动传感的相位解调算法有很多种,但都或多或少受调制深度或者光强大小的影响。为了同时减少这两种因素对解调结果的影响,提出了一种改进的相位生成载波算法,通过数学计算消除解调信号中的光强项和调制深度项等非线性项。分别从理论和仿真两方面与传统算法作对比,验证了改进型算法的性能,证实其可以同时减少上述两种因素对解调结果的影响。该算法可用于提高振动传感系统的稳定性。     

高速旋转机械径向振动检测系统关键技术研究

大型高速旋转机械是电力、能源、化工、航空和船舶等行业的关键设备,其稳定运行是安全、高效生产的决定性因素.为了监控或检测这类机械的运行参数,确定其整体或局部的性能是否正常,设计了用于高速旋转机械径向振动检测的反射式光强调制型非接触式光纤传感系统,对检测系统的工作原理做了详细介绍.对半导体激光器恒稳控制系统和激光光纤耦合系统进行了研究,并给出了相应的系统设计.设计了新型的光纤测头,提出了相应的补偿方案,并对其输出特性进行了详细的分析.研究结果表明,该测试系统能有效地消除因光源光强波动、光纤弯曲损耗、表面反射率等因素对输出特性的影响,可以在电磁干扰严重和高温等恶劣环境下实现对高速旋转机械径向振动的检测.     

高空间分辨率分布式光纤测温系统的设计及应用

分布式光纤测温系统是一种新型的线型感温探测器,以光纤作为传感器,可实现沿光纤分布的温度实时测量。理论分析了分布式光纤测温系统的原理以及影响空间分辨率指标的因素,并给出了0.5m高空间分辨率分布式光纤测温系统的设计以及测试情况。将高空间分辨率分布式光纤测温系统应用于电缆温度测量,测量结果表明0.5m空间分辨率下对小区域电缆过热点的探测更为显著,可及时发现潜在的火灾隐患。     

FBG微应变测量系统的相位解调技术研究

针对布拉格光纤光栅(FBG)微应变测量系统,在对FBG传感原理的分析基础上,结合M-Z干涉的相位生成载波(PGC)解调法,提出了测量系统的总体设计方案。基于本设计方案,进行了详细的光路设计、电路设计和软件设计,并针对PGC算法进行了仿真;搭建了测量系统实物,对光路重要参数进行了标定。仿真结果显示调制度C取5.3rad时信号具有较大幅值,且对于大于100Hz的传感信号具有较好解调效果。     

应用于定位的光纤振动传感技术的发展现状

利用光纤作为传感器提取沿途振动信号,通过对检测信号的处理和分析,可有效地检测和定位发生的故障或入侵行为等。分布式光纤振动传感器利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动的敏感特性,连续实时地监测光纤附近的振动,并能够定位预防事故,有较好的应用前景。根据传感原理,分布式光纤振动传感技术可分为基于干涉原理和基于后向散射探测技术两类。该文主要从以上两个方面综述分布式振动传感器的主要技术和发展动态。     

基于分布式光纤振动传感原理的电力电缆故障定位技术研究

研究一种基于分布式光纤振动传感原理和电缆局部放电原理的电力电缆故障定位技术.通过在电缆上施加高压脉冲,使得电缆上有故障的位置产生局部放电,从而产生振动信号.并将放电脉冲信号同步传输给分布式光纤振动监测系统.通过分布式光纤振动传感技术来探测电缆沿线放电产生的振动信号,并对振动信号进行定位.将该故障定位技术应用于电力电缆沿线上监测电缆故障的状态分布,并进行试验验证.实验结果表明,该系统可实现监测多回路30 km电缆线路的故障分布状况,并对故障点进行准确定位.     

机械振动信号分块自适应压缩感知算法

为提高振动信号分块压缩感知过程中的信号重构效果,提出了机械振动信号的自适应分块压缩感知算法。首先将信号分割,构造信号矩阵,并利用K-SVD构造与信号矩阵相适应的冗余字典;然后根据不同信号块在冗余字典下匹配追踪系数的衰减速度,定义不同信号块的复杂度权值;最后以复杂度权值为依据,制定自适应的压缩感知采样策略,在保证振动信号的整体采样率不变的同时,自适应分配不同信号块的观测数目。将该算法应用于机械振动信号压缩感知,与传统压缩感知算法以及其他自适应压缩感知算法相比,信号重构的精度得到提高。     

Techniques for DFB Fiber Laser Based Accelerometer

A distributed feedback fiber laser based Bragg grating vibration sensor system is proposed.Demodulated by using an unbalanced M-Z interferometer,experiment demonstrates that the system runs at a sensing sensitivity of about 257.2 rad·s2/m and a resolution of 4.2×10-5 m/s2 for monitoring acceleration.Experimental results show that the phase-shift changes with the acceleration linearly.     

采用相位调制方法的光纤干涉仪

为了实现小巧紧凑且使用灵活的大量程位移测量,提出了一种采用相位调制方法的光纤干涉仪。首先,介绍相位调制方法,分析内调制与外调制的特点,指出由于内调制的局限性,外调制更适于较大量程的位移测量。然后,用数学推导和MATLAB仿真对已有的位移解算算法中的反正切法与微分交叉相乘法进行分析,证明在毫米级量程的位移测量中反正切法优于微分交叉相乘法。最后,搭建了采用相位调制方法的光纤干涉仪,并进行了实验验证。实验结果表明:相比于微分交叉相乘法,反正切法更适用于毫米级以上量程的位移测量,基于相位调制的光纤干涉仪在毫米级步进运动中的相对误差最大为255.21nm,标准差为78.56nm,基本满足高精度大量程的位移测量需求。