高双折射光纤光栅扭转传感器的设计

提出了一种新型的基于高双折射光纤光栅的扭转传感器结构,通过对光纤光栅的模耦合理论和高双折射光纤扭转特性的分析,建立了扭转高双折射光纤光栅传输矩阵的数学模型,并对其进行了理论仿真和实验,该系统测量范围大,分辨率为0.012°,灵敏度为0.13/rad.     

应力诱导单模光纤双折射的研究

单模光纤在通常情况下可以认为是不存在双折射现象的.但当光纤受到弯曲、侧压及扭转时,由于光弹效应使得光纤分别产生了线性双折射和圆振双折射.该文对单模光纤由于各种作用产生的诱导双折射进行了论述,推导了不同情况下双折射的计算公式,并分析了其中的差别.同时,还初步分析了实际系统中对各种双折射效应的应用.     

光纤环镜在光栅传感解调系统中的应用

为实现高稳定性、高精度的波长干涉解调,研究了保偏光纤环镜在波长解调结构中的应用,设计并搭建了一种基于光纤环镜的新型光纤布拉格光栅传感器解调系统.依据传统的矩阵光学原理建立理论模型,分析采用保偏光纤环镜实现干涉解调的基本原理,研究了其结构参数对解调精度的影响并进行数值仿真验证.在理论指导的基础上,搭建光路模块,并基于LabVIEW软件设计了用于消除系统结构参数误差的测定软件与解调系统监控软件,研制电路模块,构成了完整的传感解调系统.经传感检测验证,该系统在20～90 ℃对温度的分辨率为0.03 ℃,准确度可达±0.1 ℃,实验结果与理论分析相吻合,展示了该系统具有良好的稳定性,较高的检测灵敏度和较强的适用性.     

光纤电流传感Sagnac环的研究

应用琼期短阵分析了光纤线性双折射和耦合器的偏振性对光纤Sagnac环的影响，列举了两种不同的电流传感方案，指出相位微分调制式系统与光纤的线性双折射无关，但与耦合器的偏振性有关，而法拉第旋光效应式系统受光纤的线性双折射的影响比较严重，但使Sagnac环两输入端的本地坐标系相垂直可极大地降低光纤线性双折射影响。     

扭转抑制光纤陀螺法拉第效应的理论研究

光纤陀螺法拉第磁光效应作为非互易性误差源,是影响光纤陀螺性能,尤其是影响光纤陀螺精度的主要原因之一。介绍了光纤陀螺的磁敏感机理,分析了光纤陀螺径向和轴向磁敏感性误差的主要来源。提出了通过在光纤陀螺原有光纤环上熔接反向扭转光纤的方法,引入比较高的圆双折射,对原有光纤环的非互易相位差进行补偿,达到抑制光纤陀螺磁敏感性误差的目的,探讨了该方法的可行性,并对补偿特征进行了仿真分析。     

双光栅匹配解调系统线性解调模型的研究

对双光栅匹配波长解调法进行深入研究,得到一种线性解调的理论模型并进行了实验验证.理论和实验研究表明,若两个解调光栅的带宽相等,则两个探测器输出电压之比的对数与被测传感光栅的中心波长成严格的线性关系;测试过程中的附加偏置电压对解调系统的性能有严重影响,系统的解调精度、灵敏度和线性范围均随偏置电压的增大而逐渐减小.另外,在此线性解调理论的基础上,提出了可调谐双光栅解调法,该方法不仅可以扩大原有系统的解调范围,而且能够用于多个光纤光栅中心波长的解调.     

一种新型的光纤光栅高频加速度传感器

提出了一种新型的高频响应光纤光栅加速度传感器,并进行了理论分析和实验研究.传感器由钢管、质量块组成弹性系统.将光纤光栅粘贴于钢管内部来感知应变,利用双光纤光栅匹配滤波解调技术,直接输出光强度信号,取得了谐振频率3 232 Hz、线性测量范围0.1-4 g、线性灵敏度669 mV/g的较好结果.     

基于双LPFG及嵌入式技术的双边缘滤波解调系统

设计并实现了一种基于双LPFG(长周期光纤光栅)及嵌入式技术的双边缘滤波光纤光栅传感解调系统.以双长周期光纤光栅作为线性滤波装置,利用反射FBG信号通过不同光谱特性的滤波器时输出不同光强的比值的对数算法对波长进行测算;系统采用C8051系列单片机作为处理核心,并逐一介绍了线性双边缘滤波原理、三MCU硬件设计架构、面向对象程序设计思想的软件设计架构和系统时序设计.试验表明系统能够实现稳定的FBG传感信号解调,解调系统所得线性拟合计算值与光谱仪所测波长值的均方差为10 pm,动态范围达4 nm,表明系统线性度好,精度较高,对于工程现场的波长校准与调试方面的应用具有很大意义.     

利用超短FBG光谱线性区的传感解调系统

为了研究一种星载光纤光栅传感解调系统,通过高掺锗光纤载氢增敏和优化紫外曝光功率,实现了栅区长度小于0.5mm,反射率大于40%,3dB带宽大于5nm,反射谱边缘有效线性区域大于2nm的超短光纤光栅的写制。提出了一种将超短FBG作为传感器件,利用其光谱线性区进行传感解调的方法。将中心波长位于光谱线性区域的稳频激光入射到超短光纤光栅,随着超短光纤光栅光谱的漂移,反射光的功率随之变化。由于稳频激光位于线性区域,返回光功率与光谱漂移量呈线性关系,因而可实现传感测量。将该系统用于应变和温度的测量,结果表明,光功率随应变、温度变化具有较好的线性关系,线性度分别为0.997和0.999,灵敏度分别为54.59nW/με和230nW/℃。该方法可用于温度及应变的精确测量,并且具有结构简单、功耗小、测量空间分辨率高等潜在优势。     

新型光纤压力传感器

提出了一种基于非本征法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉腔的新型光纤压力传感器及解调方案.采用石英毛细管和端面镀膜的光纤制作F-P传感器,光源经过腔长受压力调制的F-P传感器选频后,用平面光栅和线阵CCD实现光波波长的解调.阐述了光纤F-P传感器的结构和原理,对其解调系统进行了设计分析,并进行了实验验证.系统结构简单,精度和可靠性高,实用性强.