超声激励-光纤光栅传感的板结构损伤识别

为实现利用光纤光栅代替压电陶瓷进行固体中超声波信号的检测和结构损伤的识别,搭建了超声激励-光纤光栅检测系统.系统采用超声波探伤仪激励超声探头从而在薄板中产生超声波,利用粘贴型光纤光栅对超声波进行测量,用基于可调激光光源的解调系统实现光纤光栅中心波长的解调.分析了该检测系统的工作原理,理论推导了其输出电压与所测超声应变的关系式.在此基础上,首先,将该装置用于5052铝合金板中超声波声轴线声强分布特征的研究,验证了该装置用于板中超声波信号测量的可行性;然后,利用该装置分别进行5052铝合金板中2处直径为6 mm的孔缺陷的检测,实验证明,当板中出现孔缺陷时,光纤光栅所测波形中将出现新的波包,可通过损伤前后新增波包到来的时刻确定孔的位置,两孔的缺陷定位偏差分别为3.3 mm和0.8 mm.     

基于光纤弯曲损耗的矿用乳化液浓度检测方法研究

乳化液浓度对液压支架工作性能和使用寿命有重大影响。分析了现有的乳化液浓度检测方法,根据裸光纤弯曲损耗与折射率关系的理论分析,进行了裸光纤弯曲损耗和乳化液浓度关系的实验研究,提出了通过检测裸光纤的弯曲损耗来确定乳化液浓度的方法。设计了检测裸光纤在乳化液中弯曲损耗的检测装置,并对不同浓度乳化液与裸光纤弯曲损耗关系进行了实验研究。实验结果表明,采用裸光纤弯曲损耗法可以测出乳化液的折射率,再根据乳化液折射率与其浓度的对应关系,可以间接推算出被测乳化液浓度。最后,对基于光纤弯曲损耗折射原理的乳化液浓度在线检测方法进行了研究。     

基于ARM的新型光纤智能监控系统

设计了一种光纤传感智能健康监测系统,该系统利用32位ARM芯片LPC2214作为检测控制核心,一方面对经放大光电转换和放大后的信号进行采集、A/D变换、液晶显示控制,判断结构体的损伤位置,进而蜂鸣报警,另一方面利用其网络接口与上位机进行通信,在上位机利用VB编写软件程序,创建光纤传感智能结构的健康日志,对结构体健康状况变化进行二维、三维显示.实验表明:利用该系统能快速准确地对结构体的状态进行损伤位置判定等健康监测,与传统的结构体检测系统相比,该系统具有判断及时准确、光路切换稳定方便、便携以及远程控制等特点.     

基于光纤弯曲损耗的光纤对线器

光纤弯曲时会产生功率损耗,并从弯曲处辐射出来.在同一根光纤的两端施加合适的光纤弯曲,高灵敏度的光电检测器检测弯曲辐射功率变化,在不中断通信条件下达到光纤对线的目的.低耗高效的嵌入式系统实现数据的采集和处理;主机和干扰夹持器无线连接,便于单人操作.     

通信光纤性能检测机理及装置研究

光纤性能对信号的传输具有非常重要的影响,因而安装前对光纤性能检测显得尤为重要。针对光纤性能的检测,进行了机理分析及检测装置的研发,并对光功率不同衰减区域以及对音频和数字信号的传输进行检测。研究测试结果表明:该装置具有成本低廉、精度满足实际需要、兼具光功率测量和数字信号、音频信号传输性能等优点,因而具有很好的精度,可靠性高,并有效地提高了电路的信噪比。     

反射式长周期光纤光栅弯曲传感器

长周期光纤光栅透射谱的损耗峰对温度、应变和弯曲等基本物理量敏感,已在土木工程、航空航天等领域应用。但由于该类器件主要利用透射光谱进行检测,传感系统复杂,限制了器件应用领域的拓宽。针对上述问题,设计了基于光纤末端粘接硅片式结构长周期光纤光栅传感器,可实现利用长周期光纤光栅反射光谱检测。试验表明该器件对弯曲敏感,此外,由于长周期光纤光栅采用飞秒激光逐点直写法加工,受物镜聚焦和光纤自聚焦影响,激光调制区域不对称,其弯曲传感具有明显的方向性。     

新型全光纤可调光衰减器

研究了一种新型全光纤可调光衰减器,设计了耦合特性检测装置.基于耦合波理论,分析了衰减量与改变参量之间的关系,讨论了波长微损耗特性.实验结果表明,调节两光纤锥横向间距"可以实现衰减量的大幅度调节,衰减量接近30 dB;调节纵向耦合长度L可以实现衰减量的微调,衰减量可达37 dB;此可调光衰减器可以获得<0.2 dB的波长微损耗.利用此结构的衰减器能够较理想地削弱或控制光信号,在对气体进行浓度测量和组分识别时,利用波长微损耗特性能够确保气体浓度测量的可靠性和单值性.     

新型光纤液位测量系统的研究

系统采用光纤传感器采集液位高度变换信号，经光纤放大器将采集的光信号直接放大、光电转换后，实现单片机将数据处理显示并打印出液体位置值，这种系统特别适用于易燃易爆油田领域的液位检测。     

基于图像处理的光纤预警系统模式识别

针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)光纤预警系统对一维信号进行模式识别产生的误报和较低的识别效率,提出基于形态学方法提取时空二维信号特征,并利用相关向量机(RVM)分类器对事件进行分类识别的方法。首先,将Φ-OTDR采集到的时空二维信号当作图像,根据信号在图像上的特征采用图像处理的方法对不同入侵事件信号进行阈值分割。然后,基于本文提出的特征提取方法,利用不同事件区域在幅值、面积、形状以及区域间隔上的差别提取不同信号特征。最后,利用相关向量机分类器对不同事件信号进行识别并采用"一对一"的多分类策略。对3种管道安全事件进行了实验。实验结果表明,本文提出方法的识别精度能够达到97.8%,而算法时间不到1s。与传统模式识别方法相比,提出的算法大幅度地改善了系统性能,且简便易行,能够满足Φ-OTDR光纤预警系统在线实时监测的要求。     

皮米量级微位移信号处理分辨力的光纤布拉格光栅探针系统

为了实现超高分辨力的微位移测量,建立了基于光纤布拉格光栅传感的高灵敏度探针系统,研究了静态锁相放大技术,用于检测小于纳米量级的微位移信号.根据光纤布拉格光栅传感原理,设计了高灵敏度的双光栅自补偿解调系统结构.基于信号特征研究了静态锁相放大技术,用于实时检测处理微弱测量信号.最后,通过探针系统的性能测试实验可获得灵敏度和...     

光纤角速度传感器——光纤陀螺

简单介绍了光纤陀螺作为光纤传导器的原理、特点及应用.     

一种高灵敏度光纤流量计

叙述了一种能解决传统流量计中存在一些问题的光纤流量计，并具有灵敏度高，结构简单的持点。当保偏光纤置于外部场中时，光纤中两正交模式传播速度会发生改变，导致其相位的不同。根据这一特征，传感器能测量管道截面流体的均压。还介绍了信号处理的方法。     

机械感生长周期光纤光栅的可调谐环形光纤激光器

将采用机械感生法写制的长周期光纤光栅(MLPFG)串入环形腔中,设计了一种新颖的L波段可调谐环形掺铒光纤激光器(EDFL)。抽运光源为980nm半导体激光器,使用掺铒浓度为5×10-4,长度为12m的铒纤作为增益介质,通过调整待写制光纤与周期性压力槽之间的夹角,改变MLPFG的写制周期,调谐MLPFG透射谱,进而影响环形腔增益最高点,光纤激光器波长可调谐范围可达42nm(1562.465～1604.280nm),激光光谱3dB带宽0.04nm,20dB带宽0.08nm,边模抑制比45dB。长时间观测表明,激光功率稳定性优于0.2dBm。实验显示,该光纤激光器具有带宽较宽,线宽较窄及性能稳定等特点。     

全光纤电流互感器中光纤λ/4波片容差分析

根据0.2级的全光纤电流互感器系统测量精度要求,在方波和正弦波两种常用的调制解调模式下,文中分析了光纤λ/4波片制作或应用中容许的误差范围。发现最大熔接角允许误差与最大相位延迟允许误差近似成二次曲线的关系。在方波和正弦波调制模式下,当相位延迟误差或熔接角度误差为零时,光纤λ/4波片的最大熔接角允许误差和最大相位延迟允许误差分别为1.816°和1.806°;3.637°和3.618°;在方波调制模式下,光纤λ/4波片的最大熔接角允许误差和最大相位延迟允许误差分别随传感电流i的增大而增大,其变化率较小,分别为1.32×10-6(o/A)、2.54×10-6 o/A;而在正弦波调制模式下,光纤λ/4波片的最大熔接角允许误差和最大相位延迟允许误差分别随传感电流的增大而减小,其变化率较小,分别-4×10-6(o/A)、-7.6×10-6(o/A).     

基于光纤环镜的光纤光栅传感解调系统

提出了一种新型的基于保偏光纤环镜的光纤布拉格光栅传感器解调方案。建立了理论分析模型,研究了保偏光纤环镜结构参数对解调精度影响的特性并进行了数值仿真。搭建了光路系统,设计了能够消除系统结构参数误差影响的基于LabVIEW的参数测定软件、解调系统监控软件和电路模块,进行了传感检测实验,其结果与理论分析相吻合。该系统稳定性好,检测灵敏度高,适用性强,在光纤光栅传感器的应用方面具有重要意义。     

基于侧发光光纤对射耦合的光纤式液位测量

介绍了一种基于菲涅尔定律的光纤式液位测量方法,该方法利用介质折射率对双光纤之间光耦合效率的影响,使用两根并行排列的侧发光光纤作为测量元件,实现了对燃油液位的本质安全测量。通过理论分析得到了传感器的液位响应公式,进行传感器样机设计予以验证,在0.1～1 m范围内输出电压曲线变化趋势符合理论分析结果。     

磨削纤维角对碳纤维复合材料磨削性能的影响

为了研究单向碳纤维复合材料在不同磨削纤维角(磨削方向与纤维取向之间的夹角)下表面的磨削特性和机理,通过一系列磨削实验,研究了磨削纤维角对磨削力、粗糙度和表面形貌的影响,并用扫描电镜(SEM)对磨削加工表面的特征进行了分析.结果表明:不同磨削纤维角下的磨削力遵循45°>90°>0°的顺序;表面粗糙度恰好与此相反,磨削纤维...     

光纤布喇格光栅激光器

简要介绍 ４种典型的光纤布喇格光栅的制作，对窄带高反射率光纤光栅反射滤波器进行讨论，并阐述基于布喇格光栅的全光纤激光器。     

合成纤维吊装带制作技术

论述合成纤维吊装带的制作技术和发展。     

钢纤维和莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料的性能研究

采用热压烧结法制备出钢纤维和莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料,对比分析钢纤维、钢纤维和莫来石纤维的混杂纤维以及莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料的机械性能和摩擦磨损特性。利用扫描电子显微镜(SEM)观察不同温度下的磨损表面和磨屑形貌,并研究其磨损机制。研究结果表明,钢纤维和莫来石陶瓷混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料具有较高的机械强度以及良好的摩擦稳定性和耐磨性能,以莫来石纤维增强的陶瓷基摩擦材料,摩擦因数表现出严重的热衰退,且具有低的耐磨损性能。SEM分析表明,在从低温到高温的摩擦过程中,钢纤维和莫来石陶瓷混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料的磨损形式主要由黏着磨损转化为黏着磨损与磨粒磨损的复合磨损形式,而以莫来石纤维增强的陶瓷基摩擦材料,其磨损形式以磨粒磨损为主。