薄膜型光纤F-P腔传感器弧形腔效应的补偿

讨论并仿真了薄膜型光纤F-P腔传感器弧形腔效应的补偿.当一个薄膜型光纤F-P腔传感器的形变位移足够显著时,将产生弧形腔效应而使其不再完全服从平行平面腔传播模式规律.此时必须对平行平面腔的传播模式进行修正以符合弧形腔的实际规律.利用基尔霍夫衍射方程对弧形腔模型进行了计算和仿真,确定了弧形腔的散射效应,并基于一种典型腔长解调方法,提出了弧形腔效应下,腔长解调值的补偿方案.     

液晶填充F-P腔高精度温度传感器的研究

利用光纤光栅反射波长和液晶折射率的温度敏感特性,在两光纤光栅构成的F-P腔中填充向列相液晶,形成液晶填充的光纤光栅F-P腔温度传感器.用耦合模理论得到了这种传感器的反射率和反射谱线带宽与温度的关系式,数值计算了反射光谱随温度的变化.结果表明当温度升高时,传感器的反射率和反射谱的形状将发生变化,反射谱向长波长方向发生整体缓慢平移,反射谱带宽增大,谐振谱线数增加.越接近液晶相变点上述变化越明显.这种温度传感器克服了传统光纤光栅传感器中温度应力的交叉敏感影响,可用于温度的高精度监测.     

两路微振动信号的光纤F-P腔干涉测量

法布里-珀罗(F-P)腔传感器结构简单,复用能力强,对导致其腔长发生变化的物理量灵敏度高,在超精密测量领域日益受到重视.为了使用一套光纤F-P腔测量两个目标,设计了两路反馈信号光纤F-P腔干涉系统,同时开展两路微振动信号测量.对两路微振动反馈F-P腔干涉信号,经多次取包络分解,得到了高、低频信号频谱,进而计算出待测目标...     

光纤F-P腔干涉双路信号解包裹相位恢复

利用一套光纤F P干涉仪同时测量双路不同幅度和频率正弦信号,分析了光纤F P腔干涉信号相位特性。弱反馈环境中,开展了双路反馈光纤F P腔干涉测量,进行了巴特沃斯低通滤波。基于多次解包络方法,对预处理信号实施了分离。采用多次希尔伯特变换相位提取法,从光纤F P腔干涉分离信号实现了原始信号的恢复。为了进一步提高信号恢复精度,提出了一种新的跳变点检测方法,对应峰峰值2μm、频率60 Hz的正弦信号,该方法最大误差为0095μm;对应峰峰值4μm、频率05 Hz的正弦信号,其最大误差为0145μm。     

基于F-P腔滤波器的FBG温度传感器解调技术

近些年来,光纤光栅传感器成了传感领域的研究热点.对高精度的波长编码信号解调是实现光纤光栅传感的关键技术.介绍了光纤布拉格光栅(FBG)传感器的工作原理,同时对F-P腔滤波器的工作原理进行了分析,阐述了光纤光栅传感器解调技术的发展趋势,并提出了光纤光栅传感器解调技术需要解决的技术问题.     

光纤F-P腔干涉纳米级位移高分辨率测量

激光抗干扰性好、复用能力强,光纤F P腔干涉仪结构简单、灵敏度高,适于纳米级位移测量。为了进一步提高分辨率,扩展测量范围,本文对光纤F P腔干涉信号的相位和功率进行分析。首先给出了二倍次方功率和分辨率的关系,找出了提高分辨率的途径。然后给出了二倍次方功率和干涉条纹变化的关系,确定了测量条件。最后根据光纤波在F P腔内干涉形成的滞后相位,通过多次希尔伯特变换,实现了待测物体位移重构。数值模拟和实验证明了该方法能够实现高分辨率纳米级位移测量,误差小。     

一种采用Ge/P光纤的强度调制型温度传感器

提出一种基于稳定的光纤辐射致衰减 (RIA)温度依赖性的新型光纤温度传感器。用辐照并充分退火后的光纤制作传感头,搭建光 纤温度传感系统进行测试。建立温度和光纤RIA的模型,并对光纤温 度传感器的灵敏度、线性度和重复性进行分析。结果发现,在－40～ 60℃温度范围内,辐照并充分退火后的Ge/P 掺杂光纤在850nm波段的RIA具有单调 稳定的温度依赖性。通过比较850nm和1310nm波段的RIA温度特性发现,光纤RIA的温度特性具 有波长依赖性,且850nm波段的温度灵敏度要远远优 于1310nm波段。验证了基于850nm波段的光纤RIA温度依赖性的光纤温度传感器的可行性。用18m辐照并充分退火后的Ge/P光纤搭建的光纤温度传感 器,其灵敏度为0.006dB/℃,最大绝对误差 为1℃,分辨率为0.15℃,线性误差为±3.04%,重复性误差为1.04%。     

偏振调制的光纤温度传感器补偿结构的进一步分析

对原提出的偏振调制的光纤温度传感器补偿结构作了改进。进一步分析了这一结构的补偿效果,并设计了相应的实验进行验证。证明了这一补偿结构可以提高测量的精度和长期稳定性     

补偿型强度调制光纤传感器测量处理的新方法

对补偿型强度财制光纤感器信号处理的共性的研究提出一种基于自扫描二极管阵列器件作为探测器的信号探测及处理新方法,较好地解决由于信号识别处理对传感性能的影响,尤其适合于多路探测传感器。     

再入干涉式光纤角速率传感器的研究

对一种新型再入干涉式光纤角速率传感器进行了特性分析 ,推导了灵敏度和极限分辨率的理论公式 ,通过数值方法 ,确定了光路耦合器的最优耦合比。根据优化设计 ,采用 2 0 m长度的保偏光纤 ,建立了实验装置 ,并对其标度因数和零偏稳定性进行了初步测试。转台测试结果表明 ,其随机漂移优于 6deg/h。     

光纤光栅高温传感器的研究

提出了一种能够测量高温的光纤布拉格光栅（FBG）传感器结构。利用线膨胀系数和长度均不同的两种金属细杆和光纤布拉格光栅设计而成的传感头，能够将被测温度转化为光栅的应变，解调由应变引起的光栅波长漂移，即可得知待测的温度。目前在实验室实现了500℃的动态范围和1℃的温度分辨率，实验结果与理论分析一致。     

基于光楔的光纤法-珀应变传感器解调系统原理研究

根据基于光楔的光纤法-珀应变传感器解调系统的结构,分析了解调系统的解调原理,并给出了仿真结果.得出当光楔厚度与法-珀传感器腔长相等时,其输出光强最大.通过实验结果与仿真结果的比较,说明基于光楔的光纤法-珀应变传感器解调系统在原理上是正确的.     

安装误差对反射式光纤位移传感器特性的影响

研究了反射式强度调制型光纤位移传感器中安装误差对光强调制特性的影响.计算机仿真结果表明,当待测距离一定时,光强调制系数随着安装误差的增大而减小.为反射式强度型光纤位移传感器应用于球形反射面时的输出校正提供了一定的理论依据.     

干涉型光纤传感的相位载波调制解调算法

相位载波调制解调算法是干涉测量的关键技术之一。阐述了相位载波的调制解调原理,说明了相关参数的最佳选取数值,介绍了两种传统的相位载波解调算法,描述了相位载波算法存在的有限的动态范围问题、伴生调幅问题、载波相位延迟问题和相应的解决办法。最后总结相位载波调制解调算法的问题并展望了光纤传感器的发展趋势。     

光纤陀螺调制器的残余强度调制影响与消除

光纤陀螺(IFOG)用相位调制器的残余强度调制(RIM)直接影响标度因子稳定性.对Y波导调制器残余强度调制特性进行了实验测试,根据测试结果给出了残余强度调制特性的近似公式.对开环光纤陀螺,在调制器存在内静电压时,残余强度调制对标度因子稳定性影响的大小与调制器两分支残余强度调制系数的差和内静电压成正比;对数字闭环方式,残余强度调制不仅直接影响标度因子稳定性,也影响由2π复位环路确定的调制信号最高电压而间接影响标度因子稳定性,影响的大小与调制器两分支残余强度调制系数的差成正比,但与电光系数成反比.提出的三时隙解调方法不仅能消除残余强度调制的直接影响,也能消除通过2π复位环路的间接影响.     

一种低成本透射光谱强度调制型光纤温度传感器

提出了一种低成本的新型强度调制型光纤温度传感器。该传感器主要由宽谱光源、三端口光环形器、光纤耦合器、偏振控制器、PMF光纤、光电探测器,以及信号处理单元组成。在较短的PMF光纤条件下,温度变化会对PMF光纤双折射产生直接影响,导致两相干光束产生一定的相移变化,使经过Sagnac环干涉后具有不同的透射光谱,即发生波长漂移。利用光电转换和信号处理,将检测到的光信号转换为电压信号,对其进行解算从而完成对温度的检测。在无需光谱分析仪的情况下,通过对Sagnac干涉仪的透射光谱进行信号处理,根据随温度的变化函数解算出测量温度。在25~50.5℃的温度范围内进行了实验,测试结果表明该光纤温度传感器的灵敏度为0.066mW/℃,分辨率为0.34℃。     

利用LD自混合干涉的光纤Fabry-Perot传感器

提出了基于半导体激光器(LD)自混合干涉原理的光纤Fabry-Perot(F-P)传感器。采用F-P腔模型推导出了LD输出功率、频率与外部光纤F-P腔长变化的理论关系式,分析讨论了这种传感器的分辨率、测量范围、线性度、灵敏度等特性。实验结果与理论分析基本吻合。与现有的外腔式F-P干涉光纤传感器相比,LD自混合干涉光纤F-P传感器具有结构简单、紧凑、易准直等优点。     

一种新型金属封装的光纤法珀温度传感器

设计制作了一种金属封装的光纤法珀温度传感器，该传感器采用不锈钢毛细金属管代替传统的空心光纤对光纤法珀腔进行封装，毛细金属管在作为法珀腔腔体的同时也是温度敏感元件。采用该结构简化了光纤法珀温度传感器的封装工艺，理论分析和实验的结果表明，该金属封装结构使得传感器的灵敏度易于控制，对于腔长为10mm的温度传感器其精度达到±0.5℃。     

一种新型金属封装的光纤法珀温度传感器

设计制作了一种金属封装的光纤法珀温度传感器,该传感器采用不锈钢毛细金属管代替传统的空心光纤对光纤法珀腔进行封装,毛细金属管在作为法珀腔腔体的同时也是温度敏感元件。采用该结构简化了光纤法珀温度传感器的封装工艺,理论分析和实验的结果表明,该金属封装结构使得传感器的灵敏度易于控制,对于腔长为10mm的温度传感器其精度达到±0.5℃。