光纤位移传感的改进网络补偿方法研究

本文研究了一种改进的网络补偿方法，在建立四光纤位移传感结构的数学模型基础上，说明了该方法的补偿机理，并对影响补偿性能的因素进行了分析。改进网络法具有补偿性能完善、实现简单的特点，对于光纤位移传感、粗糙度传感等具有重要的实用价值。     

用光纤传感技术实现液体表面张力系数非接触测量

液体表面张力系数的测定对研究物体的性质有重要的意义。但传统的测量方法一般都具有操作复杂、速度慢、精度低等特点。为此,根据光干涉的基本原理,现提出一种利用光纤传感技术实现液体表面张力系数非接触测量的方法,并采用本测量系统对不同温度蒸馏水及20℃相同浓度的乙醇进行测量,实验结果比较理想。表明该方法不仅克服了传统方法的缺陷,而且具有实时、快速、高精度等特点。     

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。     

基于光纤马赫泽德干涉的折射率测量

为了高精度的检测液体折射率,本文研究了基于模间干涉的马赫泽德光纤折射率传感器.传感器由普通的单模光纤和多模光纤组成,按照单模,多模,单模依次熔接在一起,并将熔接后的光纤进行拉锥处理,最终得到直径为10μm左右的传感头.实验结果表明,液体折射率在1.33到1.35范围内增大时,其透射谱的损耗峰将向长波方向移动.     

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。     

一种测量浓度的光纤传感系统

介绍一种测量浓度的光纤传感系统,这种测量方法的工作原理是基于衰减全反射中的瞬浙波的传输特性以及物质的反常色散特性,讨论了实验装置的构成和有关的问题,给出实验结果并进行分析。     

光谱光纤浓度传感机理研究

文中介绍利用物质光谱吸收峰选择光源波长和光纤浓度传感方法的理论基础、实施方案和实验,说明这是提高浓度检测选择性的一种可行的途径。     

光纤流量非浸入式测试系统

提出了一种基于湍流振动原理的非浸入式流量测量方法。该方法通过在油管外壁缠绕特定长度的传感光纤,并在传感光纤两端焊接光纤光栅组成光纤流量传感单元。由于流体流过管壁时湍流产生动态压力,动态压力会导致缠绕在管壁上的传感光纤相位发生变化;通过光纤干涉仪技术、时分复用技术及相位载波调制解调技术解调出相位信息,即可实现流量的在线监测。实验数据分析显示,得到的相位变化与流速呈二次曲线关系,设计的实验系统可实现5~50m3/h流量的实时在线测量。由于采用光纤作为传感器感知流量信号,该方法结构简单可靠,灵敏度高,避免了传感光纤流量计需要浸入流场的缺陷,是井下流量测试的理想方法。     

Sensitivity-optimized long-period fiber gratings for refractive index and temperature sensing

A long-period fiber grating sensor was fabricated by periodically changing the structure of single-mode fiber with an electric arc discharge technique. After the fabrication, the refractive index and temperature sensitivities were optimized by etching the cladding with hydrofluoric acid solution. The experimental results illustrate that the thinner cladding shows relatively higher refractive index and temperature sensitivities for the same order cladding mode, which are accordant with that of numerical simulation. After the long-period fiber grating was etched for 15?min, average refractive index sensitivities of 214?nm/refractive index unit (RIU) (1.3333?–?1.3931) and 1987?nm/RIU (1.4115–1.4555) were achieved. An extremely higher refractive index sensitivity of 2731?nm/RIU appears near 1.4555. By systematically studying the temperature sensing characteristic of cladding-etched long-period fiber grating in this work for the first time, the temperature sensitivity can reach as high as 144.23?pm/°C when the ambient temperature changes from 30 to 80°C. This work provides a theoretical reference for the fabrication of a high-sensitivity refractive index and temperature sensor based on arc-induced long-period fiber grating.     

塑料光纤折射率计连续测量研究

本文对基于宏弯曲塑料光纤的折射率计的连续测量特性进行了研究.宏弯曲结构的曲率半径与光纤半径的比值决定了该折射率计的工作特性.由于聚合物材料具有一定的吸水性,导致该折射率计在连续工作时其结构参数发生改变.实验表明,浸没时间超过40 h,折射率计产生了7.3×10-5 RIU的测量偏差.这项研究指出,基于塑料光纤的液体传感器,在连续工作时必须对其吸水性问题加以考虑.     

多光束干涉光纤FP探针脉动微压传感研究

本文提出一种面向脉动微压传感的多光束干涉光纤法布里-珀罗(FP)探针。建立探针多光束干涉波长漂移与微压传感模型,分析其在气、液相环境中微压灵敏度差异。采用化学腐蚀、放电熔接、精密切割技术制备光纤探针器件。利用医用注射器、透明柔性软管、石英插芯构建微压测试环境,通过有限元仿真分析测试环境内部压强分布情况,在气相环境压强范围14.41～85.22 kPa、液相环境压强范围4.50～26.02 kPa的测试条件下,对3支光纤探针微压传感特性进行分析。实验结果表明,气、液相环境中,探针波长均随压强增大发生红移现象,反之,发生蓝移现象;气相环境探针平均微压灵敏度可达8.210 pm·kPa^-1,液相环境探针平均微压灵敏度可达66.720 pm·kPa^-1,高于气相环境,与理论模型相符。选取气、液相环境中微压灵敏度最高的光纤探针进行液相脉动微压传感特性研究。实验结果表明,5个脉动周期内探针波长响应良好,且重复性误差较小。本文提出的光纤探针结构紧凑,易于制备,灵敏度高,可实现1 Hz频率范围内的脉动微压传感,为液相环境脉动微压传感提供了重要的参考价值。     

分布式声传感型特种光纤结构设计

分布式光纤声波传感(DAS)是一种新型光纤声感知技术.该技术的作用机理是声学信号在分布式光纤上产生微弱的形变,从而引起光纤折射率的变化.光在传输过程产生相干效应,DAS对于正交分量信号不敏感,很难用一根直的水平光纤探测这类信号.本文主要对DAS探测声学信号探测灵敏度进行研究,采用ANSYS仿真软件分析声场对不同物理模型...     

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。     

光纤表面等离子体共振光谱对待测介质折射率的响应特性研究

基于表面等离子体共振理论, 利用TFCalc软件仿真研究待测介质折射率在1.2到1.37范围内的光纤表面等离子体共振反射光谱特性。研究表明,入射角一定时,表面等离子体共振的最佳膜厚随待测介质折射率的减小而减小;当银膜厚度和入射角度不变时,表面等离子体共振波长随待测介质折射率的减小向短波长方向移动,共振吸收峰逐渐变窄,传感灵敏度提高。     

纤芯失配的光纤Mach-Zehnder折射率传感器

基于Mach-Zehnder干涉仪原理,利用光纤错位熔接技术设计并制作了一种单模光纤-多模光纤-单模光纤-错位熔接点-单模光纤结构的液体折射率传感器。传感器中的多模光纤和错位连接部分充当光耦合器;多模光纤在后面的单模光纤的纤芯和包层中激发出纤芯模和包层模,不同的模式有不同的模式折射率,经中间单模光纤传输到错位熔接点处时,不同模式光之间将产生光程差,经错位熔接点耦合成为导出光纤的纤芯模从而产生干涉。对该传感器输出的干涉光谱中干涉谷功率随外界溶液折射率变化的规律进行了理论分析和实验研究。结果表明：溶液折射率变化为1.358 9~1.392 2时,干涉谱中1 530 nm附近的干涉谷光功率与溶液折射率呈单调递增关系,可用于折射率的测量;折射率变化为1.372 0~1.392 2时,传感器响应曲线具有很好的线性度,线性拟合系数为0.998,对应的灵敏度为252.06 dB/RIU。该传感器制作简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高,可用于生物医学领域液体折射率的实时测量。     

基于D型光纤光斑图的折射率传感特性研究

本文设计并制备了一种单模-D型-多模光纤结构,利用光纤传导模式间的干涉以及D型光纤的非对称结构,获得对外界变化响应极其灵敏的光斑图,并基于纹理特征算法解调出光斑的特征值,由特征值与折射率之间的一一对应关系实现折射率传感。对传感特性的研究中,从仿真与实验的角度讨论了不同抛磨长度、抛磨深度对传感特性的影响,仿真与实验结果均表明,抛磨长度2 mm和抛磨深度18μm参数的D型光纤结构折射率传感特性最佳,仿真与实验结果一致,证明了研究方法的正确性以及D型光纤光斑传感器进行折射率传感的可行性。实验中,能量值(EN)折射率测量灵敏度最高可达-1.86/RIU,拟合度达到0.964,相关性值(COR)折射率检测灵敏度最高可达-0.23/RIU,拟合度达到0.979。由于光斑检测的分辨力极高,因此,该方法为高分辨力折射率测量提供了很好的思路。     

待测介质折射率对光纤SPR光谱的特性研究

为提高光纤传感器的灵敏度和检测精度,达到精确测量的目的。基于表面等离子体共振(SPR)理论及TFCalc软件,仿真研究光纤表面等离子体共振传感器的反射光谱特性,考查待测介质折射率在一定范围内变化对反射光谱特性的影响。研究结果表明,当入射角一定时,表面等离子体共振的最佳膜厚随待测介质折射率的减小而减小;当膜厚和入射角度不变时,表面等离子体共振波长随待测介质折射率的减小向短波长方向移动。共振吸收峰随待测介质折射率的减小移动的距离越小,且逐渐变窄,传感器的灵敏度逐渐提高。