FBG传感对应变，温度及湿度的同时测量

为更好地解决交叉敏感这一光纤光栅应用中的瓶颈问题,该文从光纤布喇格光栅(FBG)的传感理论出发,分析了光纤光栅在同时测量应变、温度及湿度时交叉敏感的物理机制.通过给光纤光栅外层镀湿敏材料和温敏材料,推广了双光栅法解决交叉敏感的思路,采用三光栅法实现同时对应变、温度及湿度的测量,并设计了相应的解调方案.通过控制步进电机对基于悬臂梁的匹配光栅施加压力或拉力,从而与传感光栅进行匹配,能对传感光栅的波长漂移量进行高精度的测量.     

双光纤Bragg 光栅用于FBG型传感器的温度补偿

理论分析了FBG型传感器的温度应变交叉敏感机制，利用温度和应变响应相同的光栅对实现了光纤Bragg光栅应力／应变传感器的温度补偿，有效的消除了交叉敏感对FBG型传感器测量精度的影响，有利于光纤Braagg光栅传感器的实用化。     

基于双金属结构的光纤光栅温度不敏感滤波器

为提高光纤陀螺宽谱光源的平均波长稳定性,提出了一种用60μm超短光纤光栅制作带宽11.77 nm温度不敏感滤波器的方法。利用金属材料的热膨胀系数差,设计了双金属温度补偿结构,能够随温度的升高/降低对光纤光栅压缩/拉伸,有效地补偿光纤光栅由热光效应引起的波长变化。在30～60℃的温度范围内,光纤光栅的温度灵敏度系数为0.15 pm/℃,较未补偿前降低了60倍以上。该结构具有较好的温度不敏感性,可作为光源滤波器提高光源的平均波长稳定性并有望用于高精度光纤陀螺。     

边孔光纤光栅温度降敏特性研究

对边孔光纤光栅(FBG)光谱的双峰间距的温度敏感特性进行理论分析和实验研究。提出了边孔光纤(SHF)的简化分析方法,计算出了SHF双折射的温度系数为3.17×10-8/℃。在30~80℃的温度特性实验中,得到SHF双折射的温度系数为3.55×10-8/℃,与理论分析结果相吻合,验证了理论分析的合理性,FBG双峰间距的温度敏感系数为-0.054 pm/℃,验证边孔FBG双峰间距对温度不敏感。     

基于参考光栅的光纤光栅应变传感器温度补偿

为解决光纤布拉格光栅（FBG）应变测量时的应变、温度交叉敏感问题，利用FBG便于构成传感网络的优点，将温度补偿参考FBG与应变测量FBG串联在一路光纤上，根据2只FBG布拉格波长相对漂移获得被测结构应变。双FBG波长相对漂移对温度的灵敏度仅为0．12pm／℃，较好地实现FBG应变测量的温度补偿。参考FBG法原理简单，可操作性强，为FBG应变传感器的实际工程应用奠定了基础。     

一种实用的光纤光栅液位传感器

设计了一种波纹管为衬底的光纤光栅(FBG)液位传感头,提出用参考光栅补偿温度变化对FBG测量压力影响的方法。在3～30 cm的液位范围内,测试了传感器的特性,给出温度补偿后液位引起波长漂移的实验曲线。结果表明,传感器液位灵敏度为-0.0553 nm/cm。传感头采用Ni基合金作为机敏封装元件,具有抗腐蚀、耐疲劳的优点,适用于储油罐等恶劣环境下使用。     

光纤光栅埋入后温度、应变解耦分析

光纤光栅传感器在现实应用中的一个主要问题是温度和应变的交叉敏感问题.介绍了光纤双光栅同步测量温度和应变的原理,设计了一个光纤双光栅温度、应变测量系统,对光纤双光栅的温度和应变传感性能进行了实验研究,结果表明光纤双光栅具有多参量同时测量的能力.     

基于温度自补偿原理的光纤布拉格光栅压力传感器

本课题研究了温度自补偿对FBG压力传感器的作用。在压缩和牵拉FBG或温度变化时,FBG周期与反射率会发生变化,从而使光纤光栅中心波长相应漂移。本课题设计的FBG传感器,可以用来分析中心波长漂移与水位的对应变化关系,同时消除环境温度与结构热膨胀的影响。与通常的FBG传感器相比,该传感器的结构用来消除温度对压力测量结果的影响,实现温度的自补偿,对于解决温度和压力交叉敏感的问题具有指导性意义。本课题分析了传感原理,进行了温度和压力测试,显示出传感器性能优良,在0-500厘米的水位压力内,精度达5‰FS,分辨率1.3cm,重复性误差0.863%,线性误差0.415%.     

光纤布拉格光栅传感器的温度补偿研究

应力和温度变化引起光纤布拉格光栅(FBG)传感器中心波长漂移的交叉敏感效应制约了光纤布拉格光栅传感器的实用化。在简介光纤布拉格光栅传感器工作原理的基础上,综述了近年来国内外在该领域实现温度补偿的相关技术和消除或减弱传感器温度敏感的方法,阐述了光纤布拉格光栅传感器温度补偿的原理,并分析了每种方法的特点,探讨了光纤布拉格光栅传感器应用中存在的问题。     

光纤布拉格光栅的无源温度补偿

分析了通过施加应变补偿光纤布拉格光栅(FBG)中心波长随温度漂移的原理，给出了一种新型的无源温度补偿的方法和相应的实验结果。该方法采用了两种不同热膨胀系数的金属，对光栅先施加预应变。在0-60℃范围内，中心波长仅偏移了0．02nm。     

基于双波长解调的光纤干涉型传声器研究

提出了一种基于双波长解调的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)干涉型传声器,采用归一化算法和微分交叉相乘处理(DCM)算法,实现了声信号的准确还原.在归一化算法中,利用椭圆拟合,实现了两路波长光信号的归一化,减小了激光器输出波动对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响;在DCM算法中,通过信号处理及滤波,实现了声信号的准确输出,减小了温度等环境因素对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响.在实验中,采用对比法,测试了基于双波长解调的光纤FP干涉型传声器的特性,结果显示器件实现了灵敏度为210 mV/Pa、频率响应为100～3 15 0 H z的声信号测量,能够很好地应用于语音识别、噪声测量、空气声探测等领域.     

FP干涉仪式光纤传声器数学模型

根据FP干涉仪式光纤传感器原理结构,通过分析敏感机理,采用声力电类比方法,得到FP干涉式光纤传声器等效线路图,并进一步综合光学、声学、电学、力学原理,得到了FP干涉式光纤传声器数学模型,并利用模型讨论了给定几何尺寸、材料参数下光纤传声器的灵敏度。通过模型预测光纤传声器的灵敏度可达280mV／Pa,制作的样机的灵敏度为240mV／Pa,模型预测的灵敏度与样机的灵敏度基本一致。该模型可以用来指导FP干涉式光纤传声器的研发,对其他类型的光纤传声器也有很好的借鉴作用。     

Effects of Temperature on Weak Principal Axis of Twisted Fiber Loop

Theoretically and experimentally, the effects of temperature on the weak principal axis of twisted optical fiber loop are analyzed, and the results show that the location of the pair of weak principal axis will drift with temperature change, which will deteriorate the stability of system when applied to sensor system. In this paper, the influence of phase drift of weak principal axis on the performance of optical fiber current sensor is mainly predicted theoretically. Our research results will provide a beneficial reference for improving optical fiber sensor system.     

采用多模光纤透镜的光纤麦克风理论与实验研究

对现有强度调制型光纤麦克风做了分析和讨论,采用单模光纤(SMF)熔接多模光纤(MMF)的方法设计了一种新的反射式光纤麦克风。适当长度的折射率分布为抛物线形的多模光纤具有准直透镜的作用,直接熔接在单模光纤上,可以使光纤麦克风进一步微型化、成本低廉化。用单频正弦波信号做声源测试该光纤麦克风,输出正弦波电压信号与声源频率一致,振幅随声源振幅线性变化。结果表明,该结构的光纤麦克风在原理和实验上可以用于语音通信中。     

分布式光纤温度传感器的温度测量与信号处理方法及实现

分布式光纤温度传感器利用一根光纤为温度信息的传感和传导介质，可以测量沿光纤长度上的温度变化。这种传感器的信号处理是将探测器输出信号尽可能地去除噪声和干扰，得到准确快速的温度显示和温度数据，这在解决大型重要结构的实时监控、准确测量等问题以及在组成智能材料结构方面具有重要价值和应用潜力。文章对基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布光纤温度传感器的温度测量方法和信号处理方法进行了全面而深入的研究，据此建立了传感器的信号处理系统。     

新型保偏光纤温度特性的测试方法

保偏光纤(PMF)在相干光通信、光纤激光器、光纤传感、光纤陀螺中应用广泛,温度稳定性是其在实际应用中的一个十分关键的问题。理论和实验分析了保偏光纤上写入光栅的特性,特别是全面分析了其温度特性。结果表明,随温度升高,偏振反射峰的间隔缩小。利用保偏光纤光栅的这一特性研究了可以高精度、方便地获得保偏光纤温度特性的新方法。测试了保偏光纤-40~130℃的温度特性,实验结果与理论分析的结果一致。     

光纤—光纤光栅脉冲压缩器的研究

本文提出了利用正常色散光纤加线性啁啾光纤光栅组成全光纤光脉冲压缩器方案,理论和数值分析了压缩器的压缩特性,给出光纤－光纤栅压缩器的设计规则,指出了有关文献压缩器设计规则的局限性,提出了新结论。     

基于游标效应的高灵敏光纤温度和应变传感器

提出一种基于光纤Sagnac干涉仪(FSI)和偏振模干涉仪(PMI)级联结构的高灵敏光纤温度和应变传感器。FSI作为参考干涉仪,是将对温度、应变、弯曲及扭转不敏感的椭圆芯保偏光纤(ECPMF)引入到Sagnac环内制得的。PMI作为传感干涉仪,是对光纤起偏器与末端端面镀金的熊猫型保偏光纤(PMF)的快轴/慢轴以45°角进行熔接制得的。参考干涉仪的自由光谱区(FSR)易被调整为接近传感干涉仪的FSR,从而产生光学游标效应,实现灵敏度放大。实验结果表明:所设计的级联传感器的温度灵敏度达15.56 nm/℃,是单个PMI的11.12倍;应变灵敏度达154.04 pm/με,是单个PMI的11.81倍。所设计的传感器具有灵敏度高、制作简单、稳定性好等优点,在航空航天、工业生产等领域中具有广阔的应用前景。     

温度对单模光纤偏振模色散的影响研究

随着光纤通信系统传输容量的不断发展 ,光纤中的偏振模色散 PMD成为限制高速光纤通信系统传输容量的极限因素。偏振模色散是由于光纤结构的不完善性或者受到外界应力的作用而产生的 ,因此偏振模色散受外界环境因素的影响较大。许多研究表明偏振模色散对温度具有较强的敏感性 ,是温度的函数。采用波长扫描法就温度对单模光纤偏振模色散的影响展开研究 ,研究结果表明 ,单模光纤偏振模色散将随着温度的升高而呈现减小的趋势     

温度对光纤Lyot消偏器输出偏振度的影响

为了更准确地研究温度对光纤Lyot型消偏器消偏性能的影响,根据参考文献中光纤消偏器的结构参量,使用保偏光纤熔接机等制作完成了光纤Lyot消偏器,在全温条件(-40℃~80℃)下,其偏振度P≤0.5%;同时搭建了恒温和变温条件下消偏器输出偏振度测试系统,并分析了偏振度改变产生的原因。结果表明,温度恒定在不同值时(-40℃和80℃),消偏器的输出偏振度基本保持不变;当温度按一定梯度升高或者降低时,消偏器的输出偏振度会随之改变。这对于光纤传感应用的研究具有一定的参考价值。