长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究

利用模式耦合理论,对长周期光纤光栅透射谱谐振波长的温度特性进行了理论分析和数值模拟.结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层热光系数匹配的光纤,从而制作出谐振波长对温度变化敏感或者不敏感的长周期光纤光栅;采用高频CO2激光脉冲三束对称写入法制作长周期光纤光栅,并进行温度特性测试,结果表明,谐振波长具有线性响应的温度特性,灵敏度约为0.088 nm/℃,而峰值损耗对温度不敏感,起伏不超过0.5 dB.     

镀膜长周期光纤光栅透射谱研究

基于三包层长周期光纤光栅的耦合模型,研究了镀膜长周期光纤光栅的光栅参数和膜层厚度对长周期光纤光栅谐振波长的影响。研究发现,当长周期光纤光栅的纤芯半径、折射率和周期增大时,谐振波向长波方向漂移;当长周期光纤光栅的包层半径和折射率增大时,谐振波向短波方向漂移。不同折射率的膜层介质其所对应的最优厚度(Optimum Overlay Thickness,OOT)不同,薄膜介质的折射率越高,对应的最优厚度越小,敏感区域范围也较窄;不同包层模式对应的最优厚度具体位置区别不大,较高阶次包层模对应的谐振波长在敏感区域范围内漂移量较大。     

薄包层长周期光纤光栅的折射率传感特性

长周期光纤光栅(LPFG)可用于折射率传感,同时利用折射变化可以实现谐振波长的调谐.不同的光纤包层半径和光栅周期对折射率灵敏度有较大影响.利用光波导的耦合模理论分析了LPFG的折射率传感特性,给出LPFG的折射率灵敏度的解析表达式,给出了利用不同包层模时的折射率灵敏度.利用三层介质光纤的纤芯模本征方程计算了薄包层LPFG的折射率灵敏度.结果表明,基于不同包层模的LPFG的谐振波长随折射率的变化有红移,也有兰移;基于低阶模序包层模的LPFG,折射率灵敏度较小,中间模序最大,而高阶模序则较大,薄包层LPFG对折射率具有更大的灵敏度.     

光纤Bragg光栅与长周期光纤光栅比较及传感应用

阐述了光纤Bragg光栅(FBG)与长周期光纤光栅(LPFG)的常用制作方法、原理、特性,并对它们进行了比较,介绍了目前国内外光纤光栅的最新应用,特别是在传感领域的新应用。对今后的研究方向做了预测,适合于不同用途光纤光栅的写入技术有待于进一步提高,通过减小包层直径来改变光纤光栅特性的方法有待于进一步研究和利用,在折射率传感领域光纤光栅会有更广阔的天地。     

基于周期性压力槽的可调谐长周期光纤光栅特性研究

利用周期性压力槽方法制作了可调谐长周期光纤光栅。实验研究了该型长周期光纤光栅的压力和温度特性;结合光纤的弹光效应、热光效应和耦合模理论分析了实验结果。设计制作的周期性压力槽的周期为600μm,周期数60个,光栅长度36mm;长周期光纤光栅的最大谐振峰值损耗可达15dB。通过改变压力槽与光纤之间的夹角实现了谐振波长可调范围不小于12nm。制作的长周期光纤光栅具有谐振波长和峰值损耗均可调谐、成本低、较好的应用前景等优点。     

长周期光纤光栅的轴向应变传感特性研究

利用不同包层模的长周期光纤光栅(LPFGs)具有不同的轴向应变灵敏度,降低或提高应变灵敏度对通信和传感领域具有重要意义.利用分析各向异性波导的方法,从理论上分析了LPFGs对轴向应变的响应特性,并进行了实验研究.当光纤受到轴向应变时,纤芯和包层都变成了单轴晶体,利用相位匹配条件和单轴晶体光纤的本征方程,研究了LPFGs的谐振波长对轴向应变的响应特性.结果表明,基于不同包层模的LPFGs,对轴向应变的灵敏度有较大差别.谐振波长有向长波方向偏移,也有向短波方向偏移.模序较低时,灵敏度较小,中等模序灵敏度最大,高阶模序灵敏度则较高.     

一种新型光纤布拉格光栅气体泄漏检测传感器

提出了一种新颖的基于光纤自加热效应的气体泄漏检测用传感器,不仅可对管道连接处等易发生泄漏的部位进行实时监测,还可提供定量的有关管道泄漏速度的数据。泄露到光纤外部的泵浦光能被附着在光纤光栅外部的金属涂敷层吸收,导致温度上升,改变了光栅的栅格周期,进而影响了光栅的谐振波长。当有气流通过光纤光栅时,由于热量被带走,导致光纤光栅温度变化,通过监测谐振波长的改变即可求得气体的泄漏速度。为简化信号解调方法,利用长周期光纤光栅的边沿滤波器特性,实现光纤光栅传感波长的解调。实验通过控制CO2的流速,证实了该方法的可行性。     

测量液体折射率与浓度的光纤光栅传感器

基于长周期光纤光栅的耦合模理论,从简化的三层光纤模型出发,研究了外界环境折射率变化时长周期光纤光栅传输谱的变化,并对氯化钠溶液的浓度和折射率进行了验证。实验结果发现,长周期光纤光栅的谐振波长与氯化钠浓度的变化近似成线性关系,而与折射率成二次曲线关系,这与数值模拟的结果一致。采用长周期光纤光栅测量液体的浓度和折射率的方法结构简单,且传感信号属于波长解调,避免了光强波动及光纤损耗的影响,整个传感系统全光纤化,能够实现对环境介质的在线、实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

光纤光栅温度应变同时测量传感技术研究进展

介绍了光纤光栅温度应变传感器的基本原理,对当前常用的实验方法进行了分类。简要介绍了参考光纤光栅法、双波长叠栅法、光纤Bragg光栅(FBG)与长周期光栅相结合的方法、不同包层直径光栅对法、纤芯掺杂法以及光纤光栅F-P腔法等方法的机理,并对每一种方案进行了详细的分析,讨论了其优缺点和改进方向。     

一种新型结构长周期光纤光栅光谱特性研究

基于长周期光纤光栅(LPFG)包层有效折射率与包层半径、折射率和环境折射率的良好相关性,提出一种LPFG的新颖结构。利用传输矩阵法和三包层光纤的色散方程对其建模,mathcad15计算软件进行数值仿真和模拟。得到新型结构LPFG谐振峰发生分裂,即一个透射峰分裂为两个;两个分裂峰谐振波长间距随着腐蚀段包层半径的减小或填充材料厚度的增大而增加,模式越高增加越快;同时分裂峰间距在填充材料折射率小于1.4和大于1.48时基本不变,而在1.4和1.48之间分裂峰间距变化显著,在1.44附近达到极值。此种结构LPFG设计上的特殊性即可弥补半腐蚀LPFG容易断的不足,又可通过填充敏感材料且利用分裂峰间距定标而提高气体或液体浓度传感灵敏度。     

Ru (dip ) 2+ 3 络合物氧敏感膜的光降解特性研究

氧指示剂的光降解是影响荧光猝灭氧传感器光稳定性的主要因素.本文研究了Ru(dip)\+\{2+\}\-3络合物氧敏感膜光降解模型,给出了敏感膜光降解速率与激励光波长、强度及膜环境温度的依赖关系.     

一种新型光纤电流传感器

本文提出了一种新型的干涉式光纤电流传感器 .该系统光路为相位压缩结构 ,有大的动态测量范围 ,采用具有稳定的正交状态的 Sagnac干涉仪 ,能够自动消除由偏振产生的信号衰弱现象和光纤所固有的双折射、外界温度变化产生的干扰     

机器人触觉传感器力学建模与仿真

本文建立了动态触觉传感器的三维力学模型 ,计算了触觉传感器表面弹性保护膜的低通效应值 ,利用反卷积算法部分补偿了这种低通效应 ,并对该算法进行了仿真实验 .实验结果表明该算法的收敛性和接触力重构的精度能够满足实际应用的需要     

基于蓝牙技术的智能机器人传感器网络研究a

蓝牙技术是当前最新的短程无线通信技术标准。今以蓝牙技术，构筑了机器人无线传感器网络，取代了电缆连接，给出了系统整体架构和网络模型，同时对系统软硬件设计与工作原理进行了分析。     

一种新颖的光纤光栅位移传感的研究

本文提出了一种新颖有效的光纤光栅位移传感方法 ,将光纤布喇格光栅在梯度应变作用下产生的啁啾效应用于传感测量 ,理论上分析了传感的原理 ,实验上得到了线性度很高的响应 .研究表明 ,本传感系统结构简单 ,操作方便 ,线性好 (0 .9992 )     

QCM 气体传感器的优化设计及应用研究

本文主要介绍了一种新型的石英谐振气体传感器 QCM(Quartz Crystal Microbalance) .它具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强等特点 ,可用于多种领域 ,本文主要根据计算化学方法 ,研究其对呼吸气体的响应特性 .此外 ,采用电化学方法制备传感器敏感膜 ,设计了相应的测量系统 .从实验结果可看出这一传感器对呼吸气体的响应结果是令人满意的 ,具有实际应用前景     

计算机模拟优化的葡萄糖传感器阵列

介绍一种可植入的葡萄糖传感器阵列的设计和计算机模拟优化。葡萄糖传感器采用固定葡萄糖氧化酶层的氧电极和氧参比电极。考虑到葡萄糖传感器的使用寿命，本设计采用氧电极阵列。用计算机对氧电极阵列的氧电极排列的间距和相互影响进行了计算机模拟优化。考虑到葡萄糖传感器在体植入环境的氧浓度较低，而葡萄糖浓度较高，所以采用特殊的膜的结构，以提高葡萄糖传感器的测量范围，并用计算机模拟优化了膜的结构尺寸。     

光纤表面等离子体共振传感器研究进展

以光纤传输技术的表面等离子体共振技术有机结合的光纤表面等离子体共振传感器，是实现微量生物和化学活性物质定量测定的重要技术之一。介绍了表面等离子体共振的基本原理，表面等离子体共振光纤传感器的制作及应用的研究进展。     

SO I 单晶硅压力传感器模拟计算与优化设计

利用有限元分析方法，借助ANSYS软件，对SOI单晶硅压力传感器进行一系列的分析和计算机模拟，探讨了传感器应变膜在固定宽度或固定面积条件下，宽长比对理论输出的影响，以及应变膜厚度对理论输出的影响，给出了设计应变膜的优化方案；并对根据模拟结果首次制作的SOI单晶硅压力传感器进行了测量，结果与理论值符合得较好。     

用于拼接镜面共焦测量的三种位移传感器

目前国际上大型光学望远镜大都采用拼接镜面的方法，用许多小口径的子镜拼成大口径的主镜。在拼接成大型主镜时要求各子镜镜面共面或共焦，这就要求子镜在镜面方向有位移促动器动作的同时，有相应的位移传感器来检测和控制。目前可用来测量这种位移的传感器有三种类型：电容式，电感式和光电式，其中电容式位移传感器是最成熟的一种，价格也是贵；光电式是最有潜力的一种。文中给出了这三种位移传感器的原理和特点。最后，指出了下一代大型拼接镜面光学望远镜中所用传感器的考虑。