基于Michelson 干涉仪的光纤分布式扰动传感器

提出并研究了基于Michelson 干涉仪的应用于检测时变扰动的光纤分布式传感器。所提出的光纤传感器由两个Michelson 干涉仪和一个光纤延迟环组成。扰动作用在传感光纤上,引起传输光波相位的调制作用,可以通过该传感器进行检测并得到扰动的位置信息。通过光电探测器对干涉信号进行接收。对接收到的信号进行隔直,并通过求取峰峰值的方法对隔直后的信号进行预处理。通过希尔伯特变换、相位去包裹和三角函数运算可以提取出预处理信号中包含的相位信息。最后,通过频谱分析和相应的数学运算可以实现扰动的定位。在20 km 的监测距离内通过实验验证了传感器的可行性。所提出的光纤传感器具有实时性好、抗偏振性、低成本的独特优势。     

Michelson干涉型光纤磁场传感器稳定性研究

分析设计了采用45°法拉第旋转反射镜的Michelson干涉型磁场传感器的直流相位跟踪(PTDC)系统,并将其与采用Mach-Zehnder干涉仪的磁场传感系统进行实验比较.结果表明,所设计的直流相位跟踪系统能够很好地解决光纤偏振等引起的随机相位漂移问题.     

光纤Michelson干涉仪型折射率和温度同时测量传感器

基于Michelson干涉仪原理,制作了一种可同时测量折射率和温度的全光纤传感器。传感器由单模光纤和一段长度为5mm的细芯光纤错位熔接而成。对该传感器的折射率和温度响应特性进行理论分析,并在折射率和温度的变化范围分别为1.333 3~1.404 9和20~90℃的环境中对传感器的响应特性进行实验研究,结果表明,随着环境折射率的变化,该传感器输出光谱峰值功率的响应灵敏度为-41.10dB/RIU,而光谱峰值波长对折射率变化不敏感;随着环境温度的变化,该传感器输出光谱峰值波长的响应灵敏度为23.15pm/℃,而光谱峰值功率对温度变化不敏感。因此,通过同时监测传感器输出光谱的功率变化和波长漂移量,可实现折射率和温度的同时测量。该传感器制作简单,测量精度高,在生物医学领域有较好的应用前景。     

偏振无关Michelson光纤干涉仪的可见度

利用传输矩阵方法,对偏振无关Michelson光纤干涉仪可见度进行理论分析,给出相应的数学表达式,并对可见度的限制因素进行了系统分析,为高可见度偏振无关Michelson光纤干涉仪以及高灵敏度干涉型光纤传感器的设计和制作提供了理论依据.     

基于单侧几何形变结构的全光纤Michelson干涉高温传感器

利用CO2激光脉冲对标准单模光纤(SMF)单向形成较小的几何形变,把部分基模能量耦合到光纤包层,制作了一种新型的在线型Michelson干涉传感器。理论分析了这种几何微扰激发的包层模特性,并利用芯模-包层模较大的热光系数差,把这种传感器应用于高温测量。实验结果表明,这种干涉传感器的温度灵敏度为0.093 7nm/℃,并且在800℃温度范围内具有良好的线性和重复性。这种制作简单、结构稳定、体积小和灵敏度高的全光纤在线型Michelson温度传感器将具有较大的潜在应用价值。     

光纤Michelson干涉仪干涉条纹对比度的研究

通过实验测定了光纤Michelson干涉仪输出的干涉信号,并由此计算了干涉条纹对比度.从条纹对比度的拟合曲线出发,分析了可能影响光纤干涉仪干涉信号对比度的主要因素,为实验中条纹对比度的进一步提高提供有益的参考.     

光纤Michelson干涉仪系统的研究

文章介绍了光纤Michelson干涉仪系统的结构.阐述了光纤偏振控制器结构、工作原理以及其对光纤Michelson干涉仪系统传感臂偏振态的控制.同时,给出了光纤Michelson干涉仪系统中信号光与参考光的干涉原理以及影响干涉光强的因素.最后,文章介绍了光纤Michelson干涉仪系统的应用.     

补偿光纤Michelson弱磁传感器相位漂移的新方法

提出了基于谐波分析的相位补偿法,用以解决光纤Michelson弱磁传感器中由于环境因素如温度变化等引起相位漂移带来的输出信号衰落问题。该方法对正交工作点附近相位变化非常敏感,利用干涉仪参考臂压电陶瓷(PZT)的反馈电压可有效地控制相位漂移。实验表明:干涉仪相位变化小于1°;将高频调制磁场Hmcosωmt加于干涉仪信号臂换能器上探测直流弱磁信号,传感器输出信号稳定性好,线性度优于1%,灵敏度达3.5×10-6rad/nT(Hm=4 000 nT)。     

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。     

基于七芯光纤的迈克尔逊干涉型光纤温度传感器

为了实现对环境温度的精确测量,提出了一种基于七芯光纤(seven-core fiber, SCF)的迈克尔逊干涉型温度传感器。该传感器由单模光纤(single mode fiber, SMF)和SCF熔锥构成,当光由SMF进入SCF时,由于光纤直径的急剧变小,在光纤细锥区域会激发出SCF中的高阶模,这些高阶模与纤芯基模经SCF端面反射后,再次回到细锥区域时发生干涉,并经由SMF输出。制作了不同长度SCF的传感器样品,并分别进行了温度传感实验研究。温度响应实验结果表明,在20—160℃温度范围内,长度为47 mm的传感器的温度灵敏度为0.127 4 nm/℃,拟合线性系数为0.998 3,温度测量分辨率为0.007 8℃,稳定性实验测得传感器的测量标准偏差为0.289 6℃。该温度传感器结构紧凑、易于制作、成本低廉、灵敏度高且测量范围大,在温度监测领域具有一定的应用潜力。     

偏振正交双频DBR腐蚀声发射传感器研究

为了实现基于光纤传感器的金属腐蚀在线监测,以金属Q235腐蚀声发射在线监测为目标,采用分布式布喇格反射（DBR）光纤激光器作为腐蚀声发射传感器的方法,通过对偏振正交DBR光纤激光器的工作机理及模型进行研究,分析了偏振正交双频DBR激光器用于腐蚀声发射传感器的谐振腔参量对其性能影响的规律,并进行了基于偏振正交双频DBR激光器的声发射检测实验,实现了偏振正交DBR光纤激光器的优化设计,提出了表征Q235碳钢腐蚀阶段的特征量。结果表明,偏振正交DBR光纤激光器不仅能实现对金属腐蚀声信号的检测,其检测频带范围为0MHz~1MHz,还能实现通过平均拍频值的变化来表征金属腐蚀主要的3个腐蚀阶段。该研究为偏振正交DBR腐蚀声发射传感器及组网的优化设计与制作提供了理论和技术基础,对金属腐蚀特别是核级关键材料的在线腐蚀监测具有重要意义。     

非本征光纤F-P干涉声传感器的研究

为研究不同材料对法布里-珀罗(F-P)干涉声传感器性能的影响。采用几种不同金属材料,设计制作了基于光纤端面—膜片非本征型F-P干涉声传感器,利用有限元方法对圆形振动膜片进行模态分析,得到了一阶固有频率。实验结果表明:由金、锌合金材料制作的传感器可探测较低声压,且传感器灵敏度较高、对外界声波信号响应成良好的线性关系。     

偏振无关光纤迈克耳孙干涉型磁场传感器研究

采用琼斯矩阵法分析了法拉第旋转镜消除偏振诱导信号衰落的原理,阐述了基于磁致伸缩的光纤迈克耳孙干涉型磁场传感器基本原理。利用闭环控制工作点的方法,稳定了磁场传感器系统的工作点,然后对该系统进行了检测。结果表明,磁场传感器系统具有良好的稳定性,当外界磁场较小时,输出与外界磁场大小呈线性关系,在幅度为4000nT的交流磁场调制下,相位灵敏度可达1．4×10-3rad／nT,最小可测磁场达0．57nT。     

光纤传感器的研究进展

本文首先概述了光纤传感器的研究状况,其次分析了基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤传感器的工作原理,然后简单的介绍了它在土木工程中的应用及安装工艺,最后对光纤传感器的发展进行了展望.     

高容错光纤声波传感器的数学模型与特性研究

光纤传感器具有抗电磁干扰、无源、耐腐蚀等优 良特性,适用于易燃易爆、强电磁干扰、水下等恶 劣环境。本文提出了一种基于反射式强度调制原理,以实现声波对光强的调制为目的光纤声 波传感器。设 计了一种新型传感结构,该结构通过光纤准直器收发光信号、采用逆反射材料设计了振动膜 片,基于准直 器的聚焦原理和膜片的逆反射原理有效扩大光束接收角、增强光强接收能力以实现传感器的 高容错测量, 提高传感器的稳定性。研究并建立了传感器的光强调制数学模型,制作传感器并测试了其性 能,实验结果 表明,该新型传感器能够有效探测声波信号,对频率为1000 Hz左右的声波具有良好的响应。该传感器具有 工作距离长、结构容错能力强、还原声音能力强等优势,可应用于国防安全监听等领域。