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研究了一种基于长周期光纤光栅的振动传感器波长解调方法,可解调波长范围为1 522～1 538 nm.宽带光源的出射光经光纤布喇格光栅反射后,入射到长周期光栅,经长周期光栅调制后光纤布喇格光栅反射光强会发生变化.通过对谐振波长处光功率的探测,实现光纤布喇格光栅静态、动态信号的监测.通过温度测量实验对监测系统进行标定,实验中光纤布喇格光栅传感器波长偏移量与系统输出电压成线性关系,比值为0.01 nm/mV.将传感器粘贴于铝板表面,采用该系统解调简支铝板结构的微小振动引起的波长变化.系统采集到的动态信号时域波形及频谱与涡电流位移计的测量结果相吻合,表明该系统可实现1 kHz以上的动态应变测量.     

基于双光纤布喇格光栅的液位传感器

设计了一种基于双光纤布喇格光栅的新型液位传感器,导出了双光纤布喇格光栅的波长漂移差与液位的关系.圆盘上受到的液体压力导致等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布喇格光栅的布喇格波长漂移.通过检测两个布喇格光栅的波长漂移差,得到被测液位.双光纤布喇格光栅通过补偿温度效应,解决了光纤布喇格光栅传感器的交叉敏感问题.该液位传感器的动态测量范围为2～3 000 mm.实验表明,双光纤布喇格光栅的中心波长随液位的增加分别向长波和短波方向漂移,而带宽几乎不变,实验和理论符合较好,该设计方案是切实可行的.     

光纤布喇格光栅在高速铁路异物侵陷监测系统中的应用研究

我国高速铁路建设已进入快速发展时期,对运行列车的安全保障成为日益凸显的重要研究内容,建立铁路异物侵限监测系统显得尤为必要和迫切.本文提出用光纤布喇格光栅应力传感器替代传统的电网传感器,分析了光纤布喇格光栅应力传感器的工作原理,设计出一种基于光纤光栅传感器的高速铁路异物侵限监测系统.该异物侵限监测系统实现了分布式测量、实时监测、在线控制等功能,从而有力地保障了列车的运行安全.     

基于FBG的测斜传感器设计与实现

变形监测是进行边坡灾害预警预报的重要依赖手段,为解决当前边坡深部变形监测中存在的不足,研发了一种基于光纤光栅传感技术的测斜仪器。光纤光栅测斜传感器包括刚性单元、柔性感测单元及连接销轴,柔性感测单元为布设有光纤布喇格光栅(FBG)的等强度梁结构,FBG采用在梁表面对称布置的方式以消除温度对测量的影响。边坡内部岩土体变形时,刚性单元随之在连接处发生相对偏转,由柔性感测单元中FBG波长偏移量,利用FBG中心波长与应变、角度的线性关系,得到刚性单元间的相对偏转角度,实现边坡深部变形监测。实验表明,研制的测斜传感器测量单元线性度好,倾角测量灵敏度和分辨率较高,温度造成的误差较小。     

啁啾布喇格光栅F-P传感器的优化设计

根据实际需要优化设计了一种基于啁啾布喇格光栅的本征型光纤法珀(F-P)传感器。对构成光纤F-P传感器的啁啾布喇格光栅的参数进行了优化设计,得到优化设计的光纤F-P传感器反射谱。实际制作了按照参数设计的啁啾布喇格光栅F-P传感器并进行了应变实验,实验结果表明,该方法设计的传感器应变测量精度高达±8με。     

基于双光纤光栅的加速度传感探头结构的设计

分布式光纤光栅加速度传感技术对微弱振动测量分析及其故障诊断具有重要的实用价值。采用副载波调频、波分复用技术提出了一种分布式光纤布喇格光栅加速度测量系统,并进行了基于双光纤布喇格光栅的加速度传感探头结构的设计。该传感探头具有尺寸小,质量轻,不受电磁干扰等优点,有较高的测量灵敏度和分辨率,而且能自动消除温度噪声和相位噪声的影响。     

光纤布喇格光栅(FBG)传感器封装技术的研究

光纤布喇格光栅传感器的应变、温度交叉敏感特性是影响实用化的关键因素,封装是解决这一问题的主要手段.该文通过对比保护性封装、增敏性封装和温度补偿(或分离)等3种光纤布喇格光栅传感器封装的形式与各自的优缺点和应用场合,探讨了光纤布喇格光栅传感器的封装要点和需要注意的问题.     

地质构造物理模拟监测的光纤光栅传感系统

为了精确、实时、完整地监测地质构造物理模拟实验介质的三维变形,设计了光纤布喇格光栅传感系统。在高分子弹性带上,双面交错布置光纤布喇格光栅构成传感链;用可调谐法布里-珀罗腔进行波长解调;用有限单元法进行变形分析;用虚拟仪器进行信号处理。系统容量1400点,应变量程±800×10-6,应变测量精度为±10-6,测量全部测点的时间小于1 s。     

消除温度对应变测量的影响

提出了用光纤布喇格光栅( FBG)传感器测量光纤有效弹光系数的方法。利用光纤布 喇格光栅的性质,建立了一个可以有效地解决温度与应变对光栅存在交叉敏感的问题实验系统。实验结果表明,该系统能有效地测出了光纤的有效弹光系数,而且测量误差小于1. 3%。     

利用光纤光栅监控输电线覆冰

从光纤布喇格光栅（FBG）的原理、特点入手,对光纤光栅传感器监控输电线覆冰情况的可行性进行理论分析和实验研究.分别搭建了单臂和双臂梁实验装置,通过实验研究了光纤布喇格光栅反射波长与梁负重的关系,利用最小二乘法对实验数据进行了拟合,得到了波长偏移量和梁载荷的数学关系,实验结果显示利用光纤布喇格光栅传感器监控输电线覆冰情况是可行的.     

Characterizing Fiber Bragg Grating Index Profiles to Improve the Writing Process

We demonstrate an accurate method for identifying both systematic and random errors in a fiber Bragg grating (FBG) writing system and show its application to calibration of the writing process. We first measure the FBG impulse response using low-coherence interferometry, and then we calculate the refractive index profile using layer peeling. This yields the complex longitudinal refractive index profile, which includes both the index modulation amplitude and the effective index as a function of position along the FBG. We demonstrate how this measurement can be applied to the calibration of a scanning-beam dithered phase mask FBG writing system. We demonstrate the ability to identify errors in the writing process that would not likely be found from a measurement of the FBG reflection spectrum alone     

DWDM系统中均匀光纤光栅的设计

分析了用于DWDM系统均匀光纤光栅反射特性与光栅、光刻条件的关系;给出了用于DWDM系统中的光纤光栅的设计原理、方法及确定光栅参数的流程.采用高斯光束和均匀相位模版,用二次曝光技术,有效消除了均匀光纤光栅的反射谱旁瓣,所设计和刻制的光栅完全满足DWDM系统的要求.     

Design and Realization of Uniform Fiber Bragg Grating Used in Dense Wavelength Division Multiplexing Systems

Relation of optical properties in a uniform fiber Bragg grating(FBG) with its grating parameters and the laser beam engraving conditions is analyzed.The principle and metod for designing the uniform FBTG used in dense wavelength divison multiplexing (DWDM) system is given,By adopting the double exposure technique,with a univform phase mask and Gaussian laser beam,the uniform FBG used in DWDM system is designed and engraved,whose bandwidth of the main relection band is about 0.4 nm and 0.7 nm at -5dB and-25dB respecively.     

一种低成本FBG高温传感器的研究

采用相位掩模法,利用紫外光在载氢普通掺锗单模石英光纤中制作出光纤布拉格光栅(FBG)。同时,将反射率为17dB的光栅FBG1和反射率为41dB的光栅FBG2置于30～1000℃的高温炉内进行温度特性比较实验。在30～870℃范围内FBG1和FBG2两者中心波长随温度的变化趋势一致,且两个光栅反射波长都在870℃时消失,当温度继续升高到900℃时,仅有FBG2再次出现反射率为1dB的反射峰。对经过高温处理后的FBG2再次进行30～1000℃温度测量实验,温度灵敏度为0.02nm/℃,线性度为0.999。实验结果表明,对于具有高反射率的FBG进行高温热处理后,其可以在30～1000℃的温度范围内进行传感测量,且中心波长随温度变化呈良好的线性关系。利用该方法可以制作出低成本的可用于高温环境测量的FBG温度传感器。     

基于相位掩模板的常规光纤制备弱反射光栅

为了探索采用常规单模光纤制备弱反射光纤光栅的可行性,以降低材料成本和传输损耗,基于相位掩模板法,在常规单模光纤上刻制弱反射光纤布喇格光栅(WFBG),并进行了实验验证.建立相位掩模板刻栅系统光场统一方程,分析光场分布对光纤布喇格光栅(FBG)中心波长和反射率的影响;采用传输矩阵法分析相位掩模板长度、平均折射率变化对FB...     

Fiber Bragg gratings with suppressed cladding modes made in SMF-28 with a femtosecond IR laser and a phase mask

High reflectivity fiber Bragg gratings (FBG) with strong cladding mode suppression were written in standard telecom fiber (SMF-28) with femtosecond 800-nm laser pulses and a phase mask. No special fiber photosensitization or fiber design was required. Induced index modulations were created by two-beam interference from the phase mask in both the core and cladding region, which resulted in cladding-mode coupling loss <0.1 dB for a high reflecting -30 dB in transmission FBG.     

任意波长间隔的光纤光栅梳状滤波器设计与实现

采样啁啾光纤光栅理论是实现超高信道数梳状滤波器的理想方案,但是一个啁啾模板只能实现特定波长间隔的光梳状滤波器。提出一种利用光纤布拉格光栅(FBG)直流相移实现任意波长间隔梳状滤波器方法。该方法只需一个啁啾模板与亚微米精度的位移台,在灵活性、简单性和制作成本方面有明显优势。仿真和实验表明FBG直流折射率调制可以引入任意的相位偏移。利用该方法实现了波长间隔为100,50,40GHz的梳状滤波器。最后分析了直流相移光栅长度与相位误差对滤波器边带抑制度的影响。     

全场测量高分子材料超大变形的研究

针对传统的数字图像相关法因相关性较低而难以测量高分子材料的超大变形问题,提出了一种修正的数字图像相关法进行全场全过程测量高分子材料应变。首先,提出一种基于多核点的初值匹配方法,提高了匹配点对的鲁棒性及高效性;然后,介绍一种多基准匹配方法,极大提高了数字图像相关法相关性;最后,根据以上关键技术研发的超大变形测量系统对单向拉伸的高密度聚乙烯试件进行测量。试验结果表明,本文方法能实时、动态、全场测量应变分布大于500%的高分子材料变形状态,为全场测量超大应变高分子材料应变提供了一种有效的非接触测量手段。     

单个光纤光栅实现对位移和温度的同时测量

结合光纤光栅悬臂梁调谐的特点 ,采用一种新颖的光纤光栅悬臂梁结构 ,将光纤光栅粘贴在悬臂梁和固定端基板的结合处 ,成功地实现了对位移和温度的同时测量。基于光谱分析仪 0 1nm的光谱分辨率 ,实验可得到的位移分辨率为 0 0 8mm ,温度分辨率为 3 1℃ (位移不变时可达 0 73℃ ) ,位移测量范围可达 10 5mm。实验结果与理论分析基本一致