超弱反射光栅准分布式光纤传感系统研究

采用波长可调谐光源与光时域反射技术(OTDR)结合的方案,通过对光脉冲调制技术和光电转换电路的优化,实现了一种对超弱全同反射光纤光栅的准分布式解调系统。实验中,20个中心波长相近的超弱反射光栅间隔2m放置于约5.8km长的光纤尾端,该解调系统成功实现了对这些反射率仅为0.01%的超弱反射光栅高信噪比的解调与定位,并且测得的光纤布拉格光栅(FBG)中心波长随温度变化的线性度达到99.7%以上。     

分布式光纤振动传感技术及发展动态

从工程结构安全监测到输油管线的维护以及地震监测,振动传感器发挥着重要作用,可以实现以往需要大量人力物力和时间的监测。而分布式光纤振动传感器具有许多优于传统振动传感器的地方,应用前景广阔,近年来成为光纤传感领域的研究热点。本文主要介绍了分布式光纤振动传感器的实现方法与相关技术,并展望了分布式振动传感技术未来的发展方向和应用领域。     

基于MEEMD-HHT的分布式光纤振动传感系统信号特征提取方法

实际应用中,分布式光纤振动传感系统所测信号多为非平稳随机信号,对其进行模式识别的关键是准确获取信号的幅值-时间-频率瞬时特征。现有的相关研究表明,经验模态分解EMD方法结合希尔伯特变换可获得所测信号中固有模态分量的瞬时能量和瞬时频率,但存在模态混叠问题,后续改进的总体经验模态分解EEMD方法存在伪分量,重构误差大,互补经验模态分解CEEMD方法减小了重构误差的同时增加了运算量,无法保证特征提取与分类的效率与准确性。文中基于改进型经验模态分解方法结合希尔伯特变换MEEMD-HHT方法实现分布式光纤振动传感系统的特征提取,引入的排列熵的评价机制优化了分解过程中随机噪声迭代次数,通过仿真分析与实验对比,验证了该方法可有效解决上述方法中存在的问题,使系统在处理时间、特征准确度等性能皆有提高。实验结果表明,所提出的方法对于单频振动信号平均特征提取准确率达99.2%;对于混频振动信号平均特征提取准确率达98.1%,相对于EMD和CEEMD分别提高15.6%和7%,算法平均耗时最短,为3.8259 s,为分布式光纤振动传感系统的信号特征提取提供了一种可靠、高效的方法。     

分布式光纤光栅传感系统信号解调技术

光纤光栅是近年来光纤传感领域的研究热点,波长编码信号解调是实现光纤光栅分布式传感网络的关键.本文分析了分布式光纤光栅传感系统信号解调的一般原理,总结了系统信号解调过程中存在的主要技术难点,分类评述了几种典型的解调技术的工作机理,并重点分析了其特点和性能,同时提出了一种宽带光源/副载波解调技术.该技术具有实时性好,成本低等优点.     

光纤完全分布式温度传感系统研究进展

综述了光纤分布式温度传感系统的理论、技术等方面的最新进展和研究方向。     

分布式光纤振动传感技术研究

分布式光纤振动传感技术具有精度高、动态范围大、响应频带宽、隐蔽性好等优于传统振动传感器的鲜明特点,可用于大坝、桥梁、地矿监测、车辆及机械运行监测、火灾报警、管道泄漏报警及重要区域安防报警等领域,应用前景广阔。本文主要介绍了分布式光纤振动传感器相关技术及种类,并对分布式振动传感技术的发展方向和应用领域进行展望。     

分布式光纤传感技术及其应用

光纤传感技术已有20多年的研发历史,期间技术不断更新发展,已出现一些以实用或正接受现场测试的传感器结构。最近分布式光纤传感技术再次受到瞩目,该技术能对大楼、桥梁、高速公路等大型建筑或小型船舶的应变/变形及温度状况进行动态分析检测,使其具有可“感知”损害的功能,因此它与多点式传感技术一起被列入智能结构/材料技术的范畴。本文将综述（全）分布式光纤传感技术及其研制水平,并给出目前国外较具代表性的研究应用实例。     

单点振动激励下分布式光纤声传感系统的响应特点

基于相干光时域反射技术的分布式光纤声传感系统是检测环境振动的重要工具,但系统响应受干涉光强波动干扰,给定量检测带来困难.针对单频连续点振源这一较为典型的传感场景,研究商用相干光时域反射系统的响应特性.实验表明,系统可以准确探测振动的位置和中心频率.实验探索了两种信号处理方法.信号频谱的时域平均可以还原出响应和振幅间的线...     

基于布里渊增益的单端分布式光纤传感技术

本文对基于布里渊增益的分布式光纤传感技术进行了理论分析 ,并针对一些特殊应用领域提出了一种能够以单端方式工作的新型传感结构。光纤端面的菲涅尔反射光和信号检测的时序控制在该结构中被应用 ,以实现温度或应变的测量。初步的实验也表明该方案是可行的     

分布式光纤传感信号高识别率技术研究

为提高基于相敏光时域反射计的分布式光纤声传感系统对振动信号的识别速度与识别准确率度,本文提出使用端点检测对光纤传感振动信号进行预识别的方法。该方式首先使用小波阈值折衷去噪对振动信号进行去噪处理,然后使用基于短时能量与短时过零率的端点检测方式对采集到的振动信号进行检测,如果检测到振动信号中存在有振动,则使用Resnet18网络对振动类型进行进一步的识别;若未检出振动信号,则将振动信号判定为噪音,不再进行进一步的检测。实验证明该方式能有效降低分布式光纤声传感系统对振动信号的识别时间,并且通过使用Resnet18网络对一维振动信号进行识别提高了对振动信号的识别准确率,对噪音信号的识别时间降低为3.5 ms,对振动信号的平均识别准确率达到96.3%。     

干涉型光纤传感器检测结构振动的新方法

应用空间相干的光纤传感系统,结合数字图象处理装置,根据干涉条纹的移动方向和移动数,结合物理公式,采集和处理振动状态的图象信号,测得确定性振动的应变～时程曲线,振动频率,与理论解符合,在此基础上测得随机振动的应变～时程曲线,为结构工程振动检测提供一个新方法。     

基于波分复用器的光纤光栅振动传感器阵列

研究了一种用光纤光栅测量动态应变的阵列传感技术。在用基于3×3耦合器的非平衡光纤马赫-曾德尔干涉仪解调光纤光栅波长变化基础上,提出了通过波分复用器(WDM)来实现多个光纤光栅振动传感器的复用,测试了波分复用器对通道交叉干扰的影响,并同时测得了串联的3只光纤光栅的振动信号。讨论了使用这一技术时,工作环境和光源光强的变化对测量没有显著影响以及该技术可以用于高频信号的测量原因。该技术优点在于测量频率高、灵敏度高,不受光源光强度的影响,还可以获得不同测量点之间的相位关系。     

有源波、空分复用光纤光栅传感网络

借助 1× 3光开关和可调F P滤波器对充当环形腔激光器端镜的 3× 10空、波分复用光纤光栅传感器阵列进行查询 ,用非平衡Michelson扫描干涉仪将来自传感光栅的波长漂移信息变为相移信息实现解调 ,实验证实系统的应变传感灵敏度为 1 6 817Deg με,与理论值 1 6 843Deg με非常吻合。锁定来自某一光栅的信号后 ,反馈装置保证系统具备自动追踪感测信号的能力。     

一种新颖的光纤光栅振动传感方法

提出了一种用普通F-P腔半导体激光器和与之纵模匹配的光纤Bragg光栅为传感单元的振动传感方法。设计一个特殊机构放大振动产生的应变，实验结果证明，它能够提高检测灵敏度，适合于远距离微小振动的检测。振动频率达到715Hz、输入振动驱动功率为2mW时，仍能检测到不失真的振动信息。文中讨论了影响频带宽度的主要因素。     

双M-Z型光纤微振动传感器光波随机偏振分析

对应用于分布式微振动传感的双M-Z型光纤传感器进行偏振分析,阐明光波偏振态随机变化导致时间差振动定位方法失效的原因。分析表明,光波偏振态随机变化引起两干涉输出的幅值波动,同时在两干涉输出间引入取值范围是-π~π的相位差,可使双M-Z型光纤传感器处于两个不同的工作点,造成同一相位调制产生两个不相关的干涉输出,导致基于信号相关的时间差振动定位方法失效。光路实验验证了理论分析的结果。     

光纤过程层析成像技术研究与发展

介绍了光纤过程层析成像技术的产生与发展、相关的理论、最新的进展,以及应用前景和所需要解决的问题.     

面向过程控制的光纤传感网络多状态监测系统

为了实现对工业过程控制的实时监测与在线控制,设计了基于光纤传感网络的多状态监测与反馈控制系统。系统由扫频激光器、光纤解调模块、PC处理模块、光纤传感网络及状态控制单元组成。提出了一种多状态监控算法,将温度与应变的各点位FBG波长响应值进行权重组合,然后与4种常见的状态异常情况进行映射建模,再通过状态分析,给出反馈调整参数。实验采用罐内温度场与罐外应力场采集的方式,对应变0～5 000με与温度30～150℃的在线检测进行标定。结果显示,校正后的应变灵敏度为0.49 pm/με,温度灵敏度为7.46 pm/℃。反馈控制对状态波动具有在线调整能力,不同异常类型的反馈时间不同。4种情况校正后的温度与应变波长偏差均小于±1℃和±50με,验证了系统的可行性。     

面向自动化装配过程的光纤传感调校系统

为了减小装配误差,解决自动装配过程中强迫装配、装配不到位等问题,设计了基于光纤传感的调校系统。该系统由光纤传感阵列、解调模块、调校控制机构组成。提出了应变分布解算模型,推导了波长与位置偏差的函数关系,仿真分析了工件应变敏感区域的分布特征,量化了应变与位置误差的映射关系。实验采用可调施力结构对系统应变监测量进行标定,采用视觉测量对系统位置偏差量进行标定。实验结果显示,位置偏差与波长变化呈线性映射关系,验证了依据波长反演装配位置偏差的可行性。与视觉测量的标准值相比,该系统的位置偏差平均相对误差为8.6%。由此可见,该系统具有实时、精确反演工件应变场的计算能力,在自动化装配中具有很好的应用前景。     

光纤传感器在海洋科学领域的应用与研究进展

详细论述了光纤传感器在海洋科学领域,包括海洋的温度、压力、盐度、pH值、溶解氧浓度和浮游植物的叶绿素a的浓度等方面的应用与研究进展,对传统测量方法和光纤传感技术测量方法进行了比较。可以预见,光纤传感器对保护和监测海洋环境、开发海洋资源以及发展海洋养殖业具有重要的现实意义。     

同时测量应力、温度和振频的光纤传感器

论述了为对结构的正常监控而利用光纤传感系统同时测量应力、温度和振动的新颖技术.该测量系统包含2个光学系统:一为波扫描的光纤激光器(WSFL)系统,一为利用波分多路调制器(WDM)的激光二极管系统.利用WSFL的光纤布拉格光栅(FBG)和非固有的法布里-珀罗(Fabry-pevot)干涉器(EFPI),组成混合传感系统(FBG/EFPI).借助于上述测量系统,可同时测量应力、温度和振动频率.