长周期光纤光栅应变特性的理论与实验研究

对长周期光纤光栅传输谱谐振波长的应变特性用耦合模理论进行研究,推导出谐振波长应变灵敏度的解析表达式。详细分析了影响谐振波长应变灵敏度的各种因素,并进行数值模拟,结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层弹光系数匹配的特种光纤,从而制作出谐振波长对应变敏感或者不敏感的长周期光纤光栅。用高频CO2激光脉冲(20 kHz)结合三束对称写入技术在普通通信单模光纤中制作出长周期光纤光栅,并进行应变特性测试,测试结果表明,谐振波长和峰值损耗均具有线性响应的应变特性,灵敏度分别约为-0.66 nm/mε和0.69 dB/mε。基于传输谱线性响应的应变特性,长周期光纤光栅可用来制作光纤光栅应变传感器,由于峰值损耗对温度不敏感,因此在高温应变传感领域能发挥重要的应用价值。     

光纤光栅时分复用传感系统

研制了光纤光栅时分复用传感系统 ,针对脉冲宽带光源的光束注入间隔为 5 1.75m、波长介于 15 5 0～ 15 6 5nm的 5个光纤光栅组成的光栅串 ,根据传感元间光纤延时程度的不同 ,利用模拟电子程控开关对来自不同光栅信号的选择通导 ,实现传感信号的地址查询 ;借助非平衡Michelson扫描干涉仪 ,待测量引起的来自查询传感元的波长漂移信息得到解调 ,从而成功地实现了时分复用传感 .在 [0 ,5 5 0 ]με的测量范围内 ,系统传感灵敏度的实验值约为 1.6 7°/ με,与理论值非常吻合 .     

基于CCD成像解调技术的EFPI传感器

制作了一种非本征型光纤法布里珀罗(EFPI)应变传感器。应变测量结果表明,传感器应变灵敏度为40pm/με,具备良好的线性测量能力(线性度0.999 6)和较小的重复性误差(0.4%)。该传感器结构简单,制作方便,易于得到推广应用。同时,介绍了基于CCD成像的信号解调技术,其既可应用在光纤光栅(FBG)解调系统中,亦可用在光纤法布里珀罗(F-P)信号解调系统中。与F-P解调中常用到的传统光谱仪相比,其具有体积小、成本较低及分辨率高等优势。     

基于悬臂梁的光纤光栅匹配解调系统

为了开发一种高精度低成本的光纤光栅解调系统,提出了一种基于悬臂梁的光纤光栅匹配解调方案,即利用ADC0804对PD信号进行采集,将采集的数据交给PC机进行处理,根据处理结果对步进电机进行控制;利用步进电机的角位移与控制脉冲的精确同步,通过机械装置带动悬臂梁自由端移动,实现对匹配光栅的拉伸控制,使其与传感光栅的中心波长一致,从而达到对传感光栅解调的目的.实验结果表明,系统的匹配灵敏度可达到1.3×10^-3nm/step,完全满足一般光纤光栅的解调要求.     

基于虚拟仪器的超大容量光纤光栅传感网络分析仪

根据大型复杂结构监测的工程需求,研究超大容量光纤布拉格光栅传感网络的传感器查询与波长解调原理,设计了与虚拟仪器技术相结合的系统模型;在信号分析与处理、网络通信、数据存储等主要环节提出了与超大容量光纤光栅传感网络分析相适应的技术方案.通过实验验证,单台仪器的测量点数达到1 000点以上,分析速度在1 s之内,波长分辨率为±10 pm,应变量程±800×10-6,温度量程±100℃.实验表明,仪器的量程、精度、速度等指标均满足工程实践的要求.     

光纤光栅传感系统解调方法概述

光纤光栅传感系统的测量信息以波长编码的形式被解调系统接收,通过测量波长的移动得到传感信号的变化,波长编码信号的解调是光纤光栅传感系统工业化的关键技术之一。总结了目前出现的多种光纤光栅传感解调系统的工作原理,分析了各自的特点,重点分析了滤波解调法,并在此基础上展望了光纤光栅传感系统解调技术的研究方向。     

基于ASE光源解调的光纤光栅应变传感器

介绍了光纤光栅应变传感器的工作原理,提出了一种应用放大自发辐射光源(ASE)线性段对光纤光栅应变传感器进行解调的新方案.此方案所用装置结构简单,测量范围大,灵敏度适中,能实现静态和动态测量.实验中对悬臂梁的应变进行了测量,输出电压与悬臂梁的轴向应变成线性关系,与理论值符合得较好.电压/应变灵敏度系数为-4.003 5×10-3V/με,测量范围达到了1 106个微应变.     

辽宁凤城白云金矿区早前寒武纪地体流变学参数推导初试

本文运用金属物理学和流变学理论,分析了辽宁凤城白云金矿早前寒武纪地体的应变特征.有关计算结果表明:区内岩石变形时的比温度值高,一般均>0.7,差异应力值低,约为(70～200)×10~5Pa 应变率也低,约为1.01×10~(-12.9)～5.67×10~(-16.5)/s.这种流变体服从于牛顿定律,并计算出等效粘滞系数为7.39×10~(18.9)～1.23×10~(22.5),本区岩石的变形过程是一种稳态流变过程.     

新型光纤Bragg光栅振动传感系统

分析并实验研究了一种基于机械感生长周期光纤光栅(MLPFG)解调的新型光纤Bragg光栅(FBG)振动传感系统。利用机械线加工技术(MLPT)为制作周期为600μm、长为60mm的不锈钢槽板,采用机械感生法写制了中心波长1539.820nm、谐振线性边带大于6nm的MLPFG作为滤波器。选用中心波长为1542.400nm、3dB带宽为0.3nm的FBG设计振动传感器,通过附加电磁阻尼提高了稳定性,扩大了无失真频率测量范围。实验表明,该振动传感系统具有良好的动态响应特性,响应频谱与激振信号完全吻合,频率测量范围为10～3×103kHz,并具有良好的冲击振动响应。     

固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性研究

将碳纤维复合材料(CFRP)与光纤传感器相结合构成智能先进复合材料,对固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性进行了实验研究.实验结果表明:光纤布拉格光栅B ragg波长对应变表现出很好的线性和重复性;布拉格光栅与基体材料粘结情况的好坏,对应变灵敏性与可靠性有直接影响;用电阻应变仪对布拉格光栅光纤传感器应变传感特性进行实验对比标定,得出了表征FBG性能的应变传感灵敏系数.结果表明测试数据稳定可靠,FBG光纤传感器具有优异的应变传感特性,为智能先进复合材料的研发与应用提供了重要依据.     

压缩传感及其在稀疏信道估计中的应用

压缩传感是一种全新的数据采集、处理方式,它能够从极少数的观测样本中准确的恢复出原始数据.这个特点使其能够很好的应用在具有稀疏特性的通信环境下.对压缩传感及其在稀疏信道估计中的应用进行研究,总结了应用压缩传感进行信号采集、处理的一般方法.在系统阐述压缩传感理论之后,以具有稀疏性的超宽带通信信道和OFDM水声通信信道为例,...     

Resource Allocation for Uplink CSI Sensing Report in Multi-User WLAN Sensing

Sensing in wireless local area network (WLAN) gains great interests recently. In this paper we focus on the multi-user WLAN sensing problem under the existing 802.11 standards. Multiple stations perform sensing with the access point and transmit channel state information (CSI) report simultaneously on the basis of uplink-orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). Considering the transmission resource consumed in CSI report and the padding wastage in OFDMA based CSI report, we optimize the CSI simplification and uplink resource unit (RU) allocation jointly, aiming to balance the sensing accuracy and padding wastage performances in WLAN sensing. We propose the minimize padding maximize efficiency (MPME) algorithm to solve the problem and evaluate the performance of the proposed algorithm through extensive simulations.     

基于可变间隔的认知无线电频谱检测机制

为灵活控制认知无线电网络中媒体访问控制（MAC）层频谱检测的成本,提出了一种基于可变检测间隔（FSP）的频谱检测机制,该机制充分利用授权用户状态分布的统计信息,通过引入控制因子,使认知用户可以适时改变检测间隔,在检测所造成的损失时间与检测次数之间折衷。仿真分析表明,FSP检测机制比传统的固定间隔检测更有效地控制检测成本。     

遥感影像数据监控系统在遥感产品生产中的应用

针对遥感产品生产系统中遥感影像数据入库后动态变化的监控问题,提出一种数据监控设计方案.该方案能够确保系统实时掌握库中遥感影像数据的动态信息,为遥感产品生产提供原始数据,实现对遥感影像数据的加工处理,保证了遥感影像产品的有效性.     

光学氧敏感膜的溶解氧敏感特性及长期稳定性

制备了4种光学氧敏感膜:CA膜、Sol-gel膜、PVC膜、PS膜,用SEM表征了其形貌。研究了4种光学氧敏感膜对溶解氧的敏感特性,其顺序为:PS膜Sol-gel膜CA膜PVC膜,响应时间在40~60s范围内,检测下限在0.5~3.0mg/L范围内。研究了4种光学氧敏感膜的长期稳定性,其顺序为:PS膜Sol-gel膜PVC膜CA膜。     

压缩传感非稀疏宽带频谱导频检测方法

为了突破频谱稀疏性对压缩传感技术的限制,提出了一种基于压缩传感的频谱检测方法,在保证对主用户的干扰不超过指定门限的前提下,通过对目标频段的主用户信号和导频信号在频域进行线性运算,保留频谱空洞处的导频分量,把对非稀疏的主用户信号的恢复转化为对稀疏导频信号的恢复.该方法解决了认知无线电宽带频谱检测中,压缩传感技术在主用户信号非稀疏时的失效问题.仿真结果表明,导频检测方法可以对非稀疏频谱的频谱空洞位置进行准确检测.     

微型飞机航空遥感图像传感传输系统研究

利用航空遥感技术建立资源与环境动态监测系统,图像的获取和传输是关键,微型飞机航空遥感图像传感传输系统不仅能实现图像的获取及远距离无线传输,以达到动态监测的目的,而且费用低,适合于中小范围内的资源与环境动态监测。简要地介绍了利用航空遥感,微波图像传输以及计算机图像处理等高新技术研制的微型飞机航空遥感图像传感传输系统。     

基于过渡区的遥感图像分割

许多遥感图像的目标和背景之间界定模糊,表现为过渡平缓,往往导致边界定位和目标的提取出现误差。首先利用有效平均梯度和特殊剪切来获得目标与背景之间的过渡区,由于目标的边界必在过渡区内,所以提取误差会被限制在一定的范围内。最后利用最小距离法将过渡区内的像素判决后划分到目标或背景中去,进一步保证目标的质量,解决了此类问题中目标提取的困难。实验结果表明了这种方法的有效性。     

压缩感知安全理论研究

互联网的发展导致各种信息传输量的激增，对于大数据的处理，奈奎斯特采样定律已经不能满足许多实际工程应用的需要，而压缩感知的出现解决了这个问题.压缩感知理论指出稀疏信号可以用远小于奈奎斯特采样定律的采样数进行采样，并将原始数据恢复出来.压缩感知不仅可以将数据进行压缩，而且还具有加密功能，被广泛应用到信息和网络的安全理论中.为了实现更好的加密效果，对压缩感知与其他多种技术相结合（如混沌系统、置乱和扩散等）的安全方案进行汇总，并对现有的多种方案的对比结果进行了对比分析.结果表明，现有的这些压缩感知安全方案都可以达到良好的加密效果，可以抵抗暴力攻击、统计攻击、已知明文攻击等多种攻击，具有良好的安全性.     

单比特协作压缩频谱感知

提出了一种低开销的协作压缩频谱感知方案,其中每个认知用户利用单比特量化获取压缩采样值的符号信息作为测量值. 融合中心收到不同认知用户的符号信息后,利用2种联合感知算法来确定频谱的占用情况. 仿真结果表明,新方案具有较好的感知性能,不仅优于独立感知方案,而且在低信噪比时优于多比特量化感知方案.