基于F-P腔干涉的两段式光纤传感器

一般的传感器灵敏度高,但体积大,不便于封装。法布里-珀罗(F-P)腔型传感器结构简单、体积小和封装容易等优点获得了广泛关注。通过熔接2段不同折射率光纤,并将传感光纤包层去掉、浸泡在待测液体中,构成了F-P腔折射率传感器。传感器的最小分辨率为3.0135×10-4,传感光纤长度仅为15μm,尺寸远小于其它F-P腔干涉仪,并且对传感光纤长度精度要求很低,便于制造。     

非本征F-P干涉仪式光纤触觉传感器的研究

基于法布里-珀罗(F-P)干涉原理,设计制作了具有核磁共振成像(MRI)兼容能力的光纤非本征F-P干涉仪(EFPI)结构的触觉传感器。在整个光纤触觉传感系统中,利用螺旋微控装置对传感器施加力,通过光谱分析(OSA)测量干涉光谱,利用交叉相关解调技术解调出传感器腔长,同时由FS20系列力传感器进行标定。对传感器的性能指标进行了分析,本文传感器的测量范围为0～3N,测量分辨率为0.02nm,多次测量结果显示和理论的吻合度较高。     

基于F-P腔的光纤液位传感器系统设计

基于法布里-珀罗腔的光纤液位传感器具有成本低、体积小、灵敏度高、稳定可靠等优点,具有广阔的应用前景。基于这些因素,首先介绍了光纤液位传感器的基本原理。为了解决液位高度和方向变化的测量问题,利用条纹计数法和双光路判向法解调光纤液位传感器信号,然后提出了详细的设计方案。最后利用单片机仿真软件对系统进行了仿真,并分析了噪声对系统性能的影响,提出了屏蔽噪声的改进方法。     

用于局部放电检测的光纤Fabry-Perot声传感器

目前的研究工作都集中在如何提高法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的灵敏度和线性响应度,而传感器的方向响应性在局部放电定位中的研究较少.对基于微机电系统(MEMS)的F-P声传感器的方向灵敏度进行了实验研究,制作了膜片厚度为5 μm的F-P声传感器,并测量和分析了来自不同入射角和线性距离的放电源的声信号...     

级联FPI-MZI复合干涉光纤传感器双参数特性研究

为了实现工业生产过程中温度和溶液质量分数的同时测量和传感检测, 提出了一种由法布里-珀罗干涉仪(FPI)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)级联干涉结构构成的双参数传感器。该传感器由融合在一起的单模光纤(SMF)和空芯光纤(HCF)组成。采用同时测量FPI反射光谱和MZI透射光谱的特征波长位移的方法, 获得了FPI和MZI对温度和折射率的灵敏度差, 建立了传感器温度-质量分数灵敏度矩阵, 实现了传感器双参数的测量。结果表明, 在40℃~150℃的温度范围内, FPI的温度敏感度为10pm/℃, 而MZI的对温度不敏感; 在质量分数0.05~0.40的范围内, FPI对折射率不敏感, 而MZI质量分数灵敏度是232.3nm/RIU; 该传感器可以实现温度与溶液质量分数的同时测量。该研究为石油、化工、电力、钢铁、机械等加工行业中双参数的动态测量提供了参考。     

用于强度解调型非本征法布里-珀罗腔光纤传感器的光电转换卡

利用双光路加参考臂的方法设计了运用于强度解调型非本征法布里-珀罗腔光纤传感器的新型光电转换卡,以有效地抑制或消除光源和光路中其他有源及无源器件的不稳定性对传感器精度和稳定性的负面影响。在26℃28℃的环境温度条件下,设计的光电转换卡短期不稳定性不大于0.0702%,测量精度好于0.1%。     

基于琼脂薄膜的微型端面光纤F-P湿度传感器

提出了一种基于琼脂薄膜的微型法布里-珀罗(F abry-Perot,F-P)光纤湿度传感器。传感器通过将标准单模光纤插入空 芯玻璃管并在玻璃管端面浸涂琼脂薄膜形成双F-P结构 。当环境相对湿度变化时,琼脂薄膜的体积和 折射率发生改变,从而引起干涉光发生波长偏移。搭建了湿度传感实验系统,对传感器的湿 度传感特性进行了表征,在50%RH—80%RH的相 对湿度范围内实现了高达1.232 nm/%RH的相对湿度测量灵敏度。该传感器尺寸紧凑、成本低、具有较好的线 性 灵敏度,且制备方式简单。     

基于光纤F-P传感器的缺陷波极值实验研究

基于光干涉原理确定初始Fabry-Perot（F-P）腔长度,设计一光纤F-P干涉仪,建立光纤F-P激光超声实验装置,用于试样表面缺陷的非接触式检测。结果表明,激发源、传感系统及缺陷位置一定时,直接表面波的幅值和出现时间及反射回波的出现时间基本不变;缺陷的宽度、深度一定时,缺陷越长,缺陷反射波的幅值越大;缺陷尺寸一定,缺陷长度方向垂直激发源与传感器连线时,缺陷反射波幅值最高,随着倾角减小,幅值逐渐降低,平行时幅值最小。     

基于Michelson干涉仪的光纤AE传感器的研究

文章介绍了光纤传感器的应用和S状光纤声发射(Acoustic Emission,AE)传感器的结构,给出了此类光纤AE传感器与超声波之间的相互作用,以及基于光纤Michelson干涉仪的此类光纤AE传感器灵敏度的理论分析,最后得到的灵敏度理论分析结论与MATLAB模拟结果相一致.     

高容错光纤声波传感器的数学模型与特性研究

光纤传感器具有抗电磁干扰、无源、耐腐蚀等优 良特性,适用于易燃易爆、强电磁干扰、水下等恶 劣环境。本文提出了一种基于反射式强度调制原理,以实现声波对光强的调制为目的光纤声 波传感器。设 计了一种新型传感结构,该结构通过光纤准直器收发光信号、采用逆反射材料设计了振动膜 片,基于准直 器的聚焦原理和膜片的逆反射原理有效扩大光束接收角、增强光强接收能力以实现传感器的 高容错测量, 提高传感器的稳定性。研究并建立了传感器的光强调制数学模型,制作传感器并测试了其性 能,实验结果 表明,该新型传感器能够有效探测声波信号,对频率为1000 Hz左右的声波具有良好的响应。该传感器具有 工作距离长、结构容错能力强、还原声音能力强等优势,可应用于国防安全监听等领域。     

基于傅里叶变换的F-P光纤传感器阵列设计

通过傅里叶变换在频域中对光纤F-P传感器的透射光谱进行研究,简化了腔长解调的过程,使得腔长解调变得简单且易于控制。主要从理论上分析了光纤F-P传感器透射光谱的特性和影响因素,对光纤F-P传感器的并联复用和串联复用的傅里叶变换解调方法进行了研究和讨论,同时利用数值模拟仿真研究了光纤F-P传感阵列应变传感的规律。     

光纤F-P应变传感器光纤端面反射率优化

讨论了光在F-P腔内的传输损耗,并分析了损耗对传感器输出信号质量的影响,进而提出了通过提高反射光纤端面反射率的方法来改善传感器输出信号的质量。为了使传感器在其工作腔长范围内的输出信号整体上具有尽可能好的对比度,采用最小均方误差法确定了反射光纤端面的最优反射率值,为F-P传感器制作中光纤端面反射率的确定提供了指导。     

微型光纤F-P传感器用于材料热膨胀系数的测量

针对传统方法测量材料热膨胀系数受外界环境因素 影响较大和测试方法较为复杂,提出了 一种采用微型光纤法布里-珀罗(F-P)传感器测定光纤自身以及金属Al件热膨胀系数的 新方法。 采用HF腐蚀光纤的方式制作F-P传感器的工艺,在30～120℃的温度 范围内测得裸光纤的热膨胀系数为 5.2E-8K-1,同时将F-P传感器粘贴在金属Al件上,测得金属Al的热膨胀系数为23.25 E-8K-1。实验结果对比材 料自身在常温下的理论值具备很高的一致性,分析了误差产生的原因。实验结果表明,微型 光纤F-P传感器的制作工艺简单,测试方法稳定可靠,同时可以推广至高低温等恶劣环境下 的应用。     

液体填充增敏型法布里-珀罗微腔光纤温度传感器

为了提高传统空气腔法布里-珀罗(法珀)干涉仪的温度灵敏度,提出了一种基于液体填充的增敏型 法珀微腔光纤温度传感器。传感器采用标准单模光纤与二氧化硅毛细管制作长度为微米量级的光纤法珀微腔并填充以液体。对所制作液体填充法珀微腔光纤温度传感器,由反射光谱通过相关算法计算绝对腔长的方式实现温度解调。理论和实验均表明,该液体填充型法珀微腔传感结构具有明显的温度增敏效果。对于腔长为~12.140 μm的液体填充法珀微腔光纤温度床感器,其腔长-温度灵敏度达到了2.185 nm/℃,高于作为参照的非填充空气腔法珀光纤温度传感器高一倍左右,增敏效果明显。     

内嵌Sagnac干涉结构的光纤环形激光器弯曲传感研究

本文报道了一种基于光纤环形激光器的弯曲传感 器,将基于单模-保偏-单模的光纤Sa gnac干涉结构作为弯曲传感元件和滤波器插入到光纤环形激光器中。光纤Sagnac干涉光谱的 滤波特性受保偏光纤弯曲曲率调制,在激光器环型腔内形成了曲率可调谐的滤波器,通过测 量激光输出能量实现光纤激光器内腔弯曲传感。本文从理论上分析了传感系统的工作原理, 并通过实验验证了高分辨率弯曲传感的可行性。实验结果表明,在0m－1~5.686 m－1曲率 范围内,传感器可达到的最大分辨率为6.5×10－8 m－1。采用激光器内腔强度调制方式,曲 率分辨水平从10－4 m－1提高到了10 －8 m－1。该传感器具有结构简单, 易于制造的特点,在建筑结构健康监测、结构微弯曲角度测量等领域有潜在的应用前景。