基于Sagnac干涉仪的多点局部放电检测系统

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪用于多点局部放电超声检测的光纤传感系统。该超声检测系统由光源、单模光纤延迟线、光纤耦合器、相位调制器、偏振控制器和对比度为1的光纤Sagnac干涉仪组成。首先介绍了传感系统的超声检测的原理,然后搭建了模拟局部放电超声实验平台,利用Nd∶YAG激光器照射钢板激发出的表面波和高频声源,针对局部放电超声在钢板和变压绝缘油中的传播情况进行了实验。实验结果证明了使用该系统用于局部放电超声检测的有效性,在100kHz～200kHz频率范围内,信噪比可达40dB以上,同时实验验证了该Sagnac传感器对局部放电超声的多点检测能力。该光纤超声检测系统结构简单,频率响应高,成本低廉在局部放电等领域有着巨大潜力。     

基于Sagnac干涉仪的二阶关联光学相关识别

本文从理论和实验上对基于Sagnac干涉仪的关联光 学相关识别进行了分析和验证。本文使用赝热光源照射在Sagnac干涉仪中测得的强度分布, 运用关联干涉算法,再对计算结果进行傅里叶变换得到相关输出结果。在实验中,通过一级 亮斑测得物体偏离光轴的距离为387 μm和486.5 μm,并能测出物体横向位移的变化量为97.5 μm,与物体实际的 横向位移量相差2.5 μm,测量误差较小。本文通过观察相关输出的 一级亮斑实现高精度的百微米量级的光学相关识别,拓宽了光学相关识别的应用领域。     

基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感研究

将磁致伸缩材料粘贴单模光纤构成的光纤磁传感探头接入Sagnac光纤环的一端,外加交流磁场将探头周围的直流磁场加载到4.9kHz的高频信号上,建立了基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感实验系统.采用锯齿波相位调制的方法,将干涉仪系统相位偏置在π/2附近,通过测量所加高频信号的幅度,实现了对直流磁场的测量.实验得到系统信号稳定性为0.4%,磁场分辨率为4.3nT,并给出36.75g铁块经过磁传感探头时系统的响应信号.     

基于Sagnac组合型干涉仪的光纤分布式扰动传感器

提出并研究了基于Sagnac组合型干涉仪的光纤分布式扰动传感器。扰动作用在传感光纤上引起传输光波相位的变化,可以通过Sagnac干涉仪进行检测。所提出的光纤传感器包括三个Sagnac干涉仪,它们共用一个宽带光源(BBS),并通过两个光电探测器(PD)检测干涉信号。由于宽谱光源的相干长度很短,因此只有经历相同路径的两束光会发生干涉,这样的路径存在三条。其中一个光电探测器检测有着相同环路长度的两个Sagnac干涉仪的信号之和,另一个光电探测器检测由法拉第旋光镜和传感光纤组成的干涉仪中的干涉光强。通过对探测器接收到的信号进行数学运算可以对扰动进行定位。实验结果表明,所提出的传感器可以检测并定位扰动。10次实验的最大定位误差为370 m,平均定位误差为270 m。     

基于Sagnac干涉仪的新型声源定位光纤传感器

利用法拉第旋转镜（FRM）把Sagnac光纤干涉仪的环形光纤臂改成单臂直线结构的新型零程差干涉仪，克服了传统Sagnac光纤干涉仪结构上的缺点。另外，FRM作为偏振补偿器解决了偏振诱导信号衰弱问题。对该装置进行了理论分析，并以管道的泄漏声为例进行了实验研究，实验结果与理论分析相吻合，定位误差小于1％，表明该装置可以实现宽频声信号源的定位。     

一种新的直线型Sagnac光纤干涉仪管道泄漏检测系统及其定位技术

研制了一种基于Sagnac干涉仪的直线型分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位。利用法拉第旋转镜将传统Sagnac干涉仪的环形结构改为直线型结构,使其适用于各种复杂管道的布放。推导了泄漏信号引起的光信号相位变化表达式;分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并在泄漏点距法拉第旋转镜为4.020 km处进行了泄漏有无及定位的研究。实验结果表明,该系统很好地检测到泄漏源的有无,又较准确地确定了泄漏源位置且最大定位误差小于118 m。     

基于分体式Sagnac干涉仪的长波红外干涉成像光谱系统

介绍了基于分体式Sagnac 干涉仪的静态高通量干涉成像光谱技术的基本原理,设计并实现了长波红外宽波段等比消偏振分光膜系,给出了干涉仪尺寸的设计方法并利用TracePro 软件验证了设计的干涉光路。使用制冷型和非制冷型探测器对该红外干涉成像光谱仪方案进行了塑料薄膜透过率测试,实验结果与高精度Michelson 光谱仪测量值有较高的吻合度,证实了该方案的正确性。最后进行了推扫实验,给出了数据重排、基线校正和切趾等数据预处理方法,验证了该系统方案工作模式的可行性。     

干涉式光纤陀螺中Shupe效应与Sagnac效应的分离

热引入的零偏漂移即Shupe效应是提高光纤陀螺精度面临的最大难题。基于Shupe效应与光纤陀螺的Sagnac效应具有本质的不同特性,即Sagnac效应引起的相移只与几何尺寸有关,而与光传播的介质特性无关,提出了一种新型的不受温度梯度影响的光纤陀螺。利用两个偏振模式在光纤陀螺环中交替或同时传播可以将Sagnac相移与Shupe误差相移分离开来,基于两种偏振模式分时传播实验,初步验证了该理论的可行性。并且提出了一种新型的偏振交替干涉式光纤陀螺模型以改进其性能。     

用于大气风场探测的改形Sagnac干涉仪的性能分析

分析了改形Sagnac干涉仪的基本原理和其光程差的表达式,包括光线以45°角入射和以任意角度入射两种情形.根据目前大气风场探测的基本数据,分析计算了用于大气风场探测的改形Sagnac干涉仪的主要性能,包括系统透过率、系统的光通量、光谱分辨率以及探测器的响应率,说明改形Sagnac干涉仪具有良好的性能,可以用于大气风场探测.分析了时空混合调制型风场探测的探测模式,为新型大视场、高通量的大气风场探测仪器的设计提供了必要的理论依据.     

部份相干Talbot效应及干涉仪

本文用模糊函数分析了部份相干照明下的光栅Talbot效应,表明光栅的自成像将发生加宽.同时还提出了部份相干Talbot干涉仪,这可采用空间非相干扩展光源.     

基于逆压电效应的In-line Sagnac反射式光纤电压互感器

介绍了一种基于石英晶体逆压电效应的光纤电压互感器(FOVT)。传感头由两段分别缠绕在石英晶体上的等长保偏光纤构成,两段光纤之间90熔接实现两正交偏振模式互补,采用非互易的法拉第旋光器实现In-line Sagnac 反射式干涉仪结构。阐述了其工作原理,借助琼斯矩阵得到其干涉表达式,并推导出检测相位与待测电压成线性关系,结合数字闭环模型计算出互感器变比,并以此为标准衡量互感器测量精度及稳定性。实验结果表明:待测电压大于3000V时,变比的非线性误差小于0.2%。     

电子散斑干涉仪的设计及应用

本文介绍了具有动态范围大、可见条纹级别高等特点的新一代电子散斑干涉仪(ESPI)的设计原理、特点,并给出了实时相减法振动测量和变形测量的结果.     

基于环形谐振腔和Sagnac环的光学交错滤波器设计

文章提出一种基于环形谐振腔和Sagnac环的光学交错滤波器,该滤波器是在常规Sagnac环的腔内耦合一个具有单偏振特性的环形谐振腔而构成的.利用环形谐振腔的非线性相位特性来改变偏振光的相位延迟特性,从而实现了具有近似矩形结构的偏振无关的光学交错滤波光谱.     

基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术

分析和仿真了含两段保偏光纤的光纤Sagnac干涉仪输出光谱特性,获得消除两段双折射光纤交叉敏感的条件。提出了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术。采用实心保偏光子晶体光纤作为传感光纤,搭建了基于双段保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的侧向压力传感系统,分别进行侧向压力测试及温度影响实验。实验结果表明,侧向压力灵敏度可以达到的0.287 7 nm/N,同时由温度变化引起的漂移量小于0.1 pm/℃。     

基于Sagnac干涉仪和Φ-OTDR的光缆振动预警定位系统

针对光缆经常遭到工程施工破坏的问题,提出了一种低成本的监测光缆线路沿线工程施工情况的振动预警定位系统,采用多个基于单轴Sagnac干涉仪的振动预警模块实时监测多个光缆的振动情况,通过相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)模块确定振动点的位置。实验表明该系统成本低、预警效果好。     

光纤Sagnac环的研究现状及其应用

在研究Sagnac效应的基础上,利用光纤Sagnac环的干涉结构,提出了多种光纤Sagnac环的改进方案,并进行了大量实验,使其应用范围得到了极大扩充。从Sagnac效应的基本原理出发,综述了光纤Sagnac环现阶段的主要应用和最新进展,主要有光纤陀螺、光纤水听器和Sagnac环滤波器等。最后介绍了光纤Sagnac环研究的前沿新技术方向,主要包括改变Sagnac环的结构、在Sagnac环中加入介质或与其他结构级联、做成全光缓存器,制作多波长光纤激光器等。     

非线性Sagnac光纤干涉仪及其改进形式

首先介绍了标准Sagnac光纤干涉仪的构成及工作原理,然后着重讨论了基于标准形式的三种改进形式.对于每种改进形式,详细地介绍了它们的结构、新的开关特性、工作原理和主要的应用.     

基于3×3耦合器的环型Sagnac干涉仪管道监测系统实验研究

利用基于3×3耦合器的Sagnac光纤干涉仪分布式 光纤振动传感器,构建管道安全监测系统,实现对长距离输油气 管道沿线进行实时安全监测,判断管道沿线是否有威胁管道安全的行为发生并进 行定位。监测系统采用环型结构 Sagnac光纤干涉仪,利用3×3耦合器对光信号相位有调制作用的特点,无需进行特定的相位 调制和解调,优化了光路,提 高了信号处理精度。给出了光波的相位调制和理想状态下外扰动行为的定位表达式,阐述了 系统的工作和定位原理。根据 光路设计和定位理论建立了Sagnac环型结构实时监测实验系统,开发了监测系统实验软 件,利用选定的扰动信号源, 通过外扰动行为产生的不同频率扰动信号对光信号产生调制,并对所接收的干涉光信号进行 分析和定位的实验研究,实验结果表明,对100～500Hz的外扰动信 号,定位计算结果最大相对误差为1.23%。本文构建的管道监测系 统 不仅能迅速地监测到高频的外扰动信号,还能有效地监测到低频的外扰动信号,为管道沿 线进行实时安全监测和对扰动位置的实时定位提供有效的技术保障。     

Sagnac光纤水听器锯齿波相位偏置技术

提出了Sagnac光纤水听器锯齿波主动相位偏置方案,分析了锯齿波2π复位误差对系统性能的影响。采用频率为94.05kHz,复位电压为10.84V的锯齿波对信号进行调制,将系统偏置在π/2附近。为抑制2π复位误差的影响,采用与锯齿波同步的脉冲信号控制模/数(A/D)转换器定时采样,采样结果就是所需的声音信号。实验表明,该系统在10kHz频率响应处信号幅度平均值为0.067rad,方差为3.08×10-5rad,信号幅度相对变化仅为0.046%,系统相位偏置十分稳定。     

基于Vernier效应的光纤温度传感特性研究

近年来研究者借鉴游标卡尺和气压计中的游标(V ernier)结构,在多波长光纤激光传感器中使用双 干涉仪级联的方式产生Vernier效应,用来提升传感器的灵敏度。本文通过仿真与实验测试 ,对光纤Sagnac 干涉仪(FSI)和光纤法布里-佩罗干涉仪(FFPI)级联产生的Vernier效应进行了研究,设计 了两种不同结构 的温度传感器,研究了级联结构对传感器温度灵敏度的影响并进行了实验测试。结果表明, 温度灵敏度从 －1.7 nm/℃(FSI温度传感灵敏度)和0.008 nm/℃(FPI温度传感灵 敏度)分别提高到10.28 nm/℃和10.64 nm/℃ , 基于Vernier效应,温度传感器的灵敏度提升超过6倍,实验结果与理论分析基本一致(10.82 nm/℃)。