一种新型自混合激光干涉光纤应变传感器

提出了一种新型的光纤应变传感器.它是基于LD自混合干涉原理,作为探头的Fabry-Perot(F-P)腔的两个光纤端面都镀上反射膜.这两个端面的反射光返回到LD后,将在LD谐振腔中产生自混合干涉,干涉条纹数反映了应变的大小.该传感器结构灵巧、灵敏度高,其测量结果与采用反射镜时所得结果完全一致.     

半导体激光器自混合干涉绝对测距理论研究

本文采用半导体激光器的双镜腔等效模型,对基于自混合干涉效应的半导体激光绝对测距理论进行了研究,推导出完整的数学模型,与已取得的实验结果相吻合。在此基础上,提出了一种新的采用参考技术的绝对测距方法,理论分析表明,该方法可以提高系统的测距精度和抗干扰能力。对促进系统实用化具有重要意义。     

基于 S-G 滤波与包络提取算法的半导体激光器自混合干涉微位移测量

针对在半导体激光器自混合干涉( SMI )微位移测量中,测量噪声对 SMI 信号条纹计数极易引入误差,提出一种基于 Savitzky Golay ( S-G )滤波与包络提取的 SMI 信号处理算法,对自混合信号处理并识别条纹后,干涉条纹能够得到准确地计数。该算法采用 S-G 卷积均值滤波处理、三次样条函数插值包络分析和信号归一化处理,可以有效消除噪声高频信号和提取信号包络。采用电压调制模式下驱动压电陶瓷( PZT )产生微振动作为模拟振动源,实验中设置 3 组不同电压调制幅值下的振动源,采集并分析 SMI 信号及相应振幅信息。在 3 组实验当中,经过算法处理过的 SMI 信号,其干涉条纹数与电压调制 PZT 振动幅值由处理前偏离线性关系到处理后保持线性关系。实验结果表明,经 S-G 滤波与包络提取算法处理过的 SMI 信号能真实反映微米量级的微位移。     

自混合干涉微位移传感器

有许多测量微位移的光干涉方法 ,然而难以实现结构紧凑、价格低的测量系统 ,因为这些传统干涉方法都需要许多光学元器件。提出用激光自混合干涉术测量微位移 ,分析和讨论了自混合干涉信号的产生和处理方法 ,用快速傅立叶变换(FFT)相位探测技术分析自混合干涉信号 ,可提高相位测量精度。提出的传感器可以用于亚微米级位移的测量和控制 ,并给出了 PZT位移的实验结果     

干涉型光纤微压传感器

本文给出干涉型微压力检测的光纤传感器原理,构造及实验测量结果分析。     

基于VCSEL的自混合振动传感的研究

提出了一种基于VCSEL(Vertical cavity surface emitting laser)的自混合效应的激光测振方法。单模VCSEL测振系统具有精度高、功耗低和结构简单等优点,在信号处理方面,利用短时傅立叶变换对多普勒信号进行频谱分析,提高了系统噪声适应能力和信号处理速度;利用比值校正和小波变换相结合的方法提高系统测振精度。试验证明,位移误差低于1%,实现了振动位移和速度的精确测量。     

线性调频激光自混合干涉双通道微位移测量方法研究

为了满足工程中一些特殊二维位移测量需求或提高位移测量效率,建立了结构简单紧凑的激光自混合干涉双通道位移测量系统。首先,基于三镜法-珀腔模型给出自混合干涉系统的数学方程。其次,在弱反馈条件下施加线性电流调制,依据自混合信号频率和外部物体距离的线性关系,当两个物体到激光器距离不同时,频域会呈现两个独立的谱峰,分别对其进行相位解算,从而实现自混合双通道位移测量。然后,数值模拟生成了双通道激光自混合信号,根据全相位频谱分析技术对自混合信号两个谱峰的相位进行估算,重构了两个物体位移曲线,给出了仿真验证。最后,搭建了实验系统,进行了自混合干涉双通道位移测量实验,并给出实验测量结果。实验结果表明,该系统可以完全区分两个运动物体,位移测量相对误差优于8.42%。线性调频激光自混合干涉可以实现任意运动规律的双通道位移测量,通过继续分光其测量通道数仍可进一步增加。     

基于自混合干涉的齿轮箱故障诊断技术

将激光自混合干涉（SMI）技术用于齿轮箱的故障检测,设计出一种新的齿轮箱故障检测传感器。采用QL65D5SA型半导体激光自混合传感器、冯哈勃2342l012CR空心杯减速电机自带的行星齿轮箱,搭建了行星齿轮箱故障SMI检测系统,并对行星轮Z1做断齿故障实验。通过对时域波形的分析,可以找到额定转频下的12个冲击点;通过对齿轮箱故障信号傅里叶频谱的分析,发现故障齿轮的啮合频率周围出现与故障齿轮特征频率和行星架转频呈整数倍关系的边带,且啮合频率处的波形幅值明显增大,这些都与齿轮副的理论振动模型相符合。     

光纤双干涉在线绝对测量技术研究

研究了一种新的兼融低相干干涉和高相干干涉的光纤在线绝对测量技术,可对能转换成位移变化的静态及准静态任意物理量进行测量.利用宽带光谱光源作为光源,以及光纤光栅只反射布拉格波长的特性,使光纤迈克尔逊干涉仪同时工作于低相干干涉和高相干干涉状态.用低相干干涉信号决定被测量的幅值,使测量的最大跨距不受光波波长限制,并且实现绝对测量;同时,用高相干干涉信号测量被测量的量值,使测量结果保持高相干干涉测量的高精度.利用高相干干涉信号对环境干扰进行修正,使该测量技术适合在线测量.分别研究并实验了单光源光纤测量系统以及由双光源组成的复合光源光纤测量系统,利用这两种系统对位移进行测量,测量结果的线性相关性分别为0.996和0.999 9,测量量程均为6 mm,均可对0～6 mm范围内任意跨距的位移进行测量.     

光反馈自混合干涉式微位移传感器

为了提高位移测量的精确度,提出了一种基于光反馈自混合干涉技术的位移测量方法.采用梯度最优算法分析和处理自混合干涉信号,达到数据理论的最佳拟合,实现微位移的精密测量,并通过设计算法对外部物体的运动轨迹进行重构.提出的传感器可用于亚微米级位移的测量和控制,并给出了PZT位移的实验结果.     

半导体光强反射式光纤温度传感器

介绍一种利用半导体表面反射率随温度变化研制的光纤温度传感器,测量范围为20-200℃,响应速度<3s,灵敏度<1.0℃.这种传感器结构简单,具有开关特性.     

TEC的半导体激光器恒温控制系统设计

温度控制对半导体激光器的应用质量有着重要作用。设计并实现了基于温度传感器和单片机的温度测量和控制系统。系统采用MSP430F149单片机进行控制,用PT1000进行温度数据采集,使用TEC制冷片调整温度,达到对半导体激光器环境温度实时监控的目的。分析了系统中各电路模块的工作原理和设计依据,给出了电路结构。实验结果表明,该恒温控制系统性能稳定可靠,测量控制误差不大于0.01℃。     

Optical Ring Resonator Based Temperature Sensor

Temperature sensor based on optical ring resonator has been demonstrated with its constituent material as silicon (Si-fiber) and germanium (Ge-fiber) in this work. It has been done through optical delay line signal processing technique in Z-domain. The group indices of both the materials vary with the change in temperature due to the thermo-optic effect in materials. Thus temperature dependence of free spectral range forms the basis of modeling the sensors. Silicon (Si) fiber based optical sensor can sense the temperature in the range 30–500 °C and that for germanium (Ge) fiber the range is ?25 to 300 °C. Obtained temperature sensitivities for Ge and Si-fibers are 5.55 and 2.97 MHz/°C respectively.     

对称结构的半导体式光纤温度传感器

基于半导体吸收的光纤温度传感器具有电绝缘好、抗电磁干扰、无火花、能在易燃易爆的环境下使用等优点，非常适合组建电力设备、石油井下等环境下的温度监测系统，但它目前仍存在测量精度低、稳定性差等问题。提出了一种对称结构的半导体式温度传感系统的设计方案，详细分析了测温原理和系统结构，并构建了实验平台，进行了实验。实验表明：该系统在263～419K的温度范围内有1K的测量精确度和0．1K的分辨率，以及良好的线性度和反应时间，有效消除了光源和光探测器性能的不稳定和光纤耦合效率变动对测量精度的影响，提高系统的测量精度和稳定性。     

基于光纤传感的火灾检测技术

消防工程中，火灾自动监测报警系统有着广泛的应用前景，越来越成为消防安全必不可少的设备，要求其能准确及时地检测到火灾隐患。常用的火灾探测器大致有感温传感器、感烟传感器和火焰传感器等．文中将着重介绍半导体吸收式光纤温度传感器的原理，以及用此温度传感器作为火灾探测器来监测火灾发生的可行性．     

光纤温度传感器的应用及发展

详细地分析了国内外主要光纤测温方法的原理及特点，给出了不同方法的温度测量范围和性能指标，在此基础上提出了一种适用于燃气轮机工作温度测量的新型光纤温度传感器的结构设计和工作原理。     

一种基于强度调制的新型光纤温度传感器

介绍了一种基于　调制的新型光纤温度传感器，它是通过光刻腐蚀和镀敷金属材料的方法在光纤上直接形成的。对其测温原理进行了研究：刻纹光纤受轴向应变时，其中传输的光信号输出功率对轴向应变相当敏感，很容易测量出光信号输出功率减少，原因是由于刻纹段光纤受轴向应变时纤芯折射率及半径变化的结果，且刻纹段与未刻纹段将发生大小不同的应变。当外界环境温度发生变化时，由敷在刻纹光纤外表面上的金属敷层将随环境温度的变化而热胀冷缩，这样使光纤同时产生一个沿光纤轴方向的拉伸应变。从而导致光纤中输出光功率发生改变。实验结果表明：光纤温度传感器的性能是由其结构参数、金属敷层材料种类及其对称性所决定，具有较好的重复性和较高的温度响应灵敏度。     

光学内反射型精密角度传感器

本文基于光从光密介质传到光疏介质时,在临界角附近随光的入射角的微小变化,光的反射率发生急剧变化的原理,设计了利用临界角棱镜组成的多次反射型临界角角度传感器。通过光学式差动检测方法,减小了反射光所固有的随入射角的变化,其反射率变化曲线的非线性,进而通过检测光的反射率,可高精度地检测角度变化量。该传感器体积小结构简单,可通过调整初始入射角、反射次数及反射光的性质控制其精度和测量范围,可设计适于多种精度要求的微小角度的精密测量仪器。     

光纤传感干度测量仪研制

运用光纤传感技术研制的干度测量仪．通过水汽两相流在光学界面上不同折射率具有的不同反应．直接得出干度变化的响应值。从理论上分析了干度测量仪的工作原理，并实验证明可以连续、在线测量，可在高温、高压的狭窄空间工作。     

基于双晶体补偿的光纤电压传感器研究

本文根据横向电光穴Pockels雪效应原理,提出了一种基于双晶体补偿的新型光纤电压传感器结构。论述和分析了双晶体补偿的工作原理,研究了传感器的光路系统和信号处理方法,光路系统采用双探测器结构,信号处理采用DSP技术。并对传感器的性能进行了测试,测试结果表明双晶体补偿的电压传感器具有良好的线性度。