双法布里-珀罗干涉仪的非线性控制

研究双法布里－珀罗干涉仪（ＤＦＰＩ）的非线性控制，在所提出的补偿环境及其它影响因素的并行硬件仿真系统（ＰＳＨＳ）基础上，进一步用描述函数方法讨论系统中主要环节，压电类器件和法布里－珀罗（ＦＰ）干涉腔的非线性问题，包括对象的非线性动态特性建模和控制系统的稳定性分析、控制器参数确定等，并且用现有装置验证了理论分析的结果。     

基于法布里-珀罗干涉仪的微位移测量方法研究

介绍了一种基于法布里-珀罗干涉仪的微位移测量方法,通过将位移测量转化为频率变化量的测量,实现了亚纳米级测量分辨力.建立了基于法布里-珀罗干涉仪的微位移测量实验装置,完成了320 nm范围内的位移测量,并将测量结果与精密电容传感器的测量结果进行了比较.     

一种基于法布里-珀罗干涉仪的位移测量方法

介绍了一种基于法布里-珀罗干涉仪的位移测量方法,为了克服通常的法布里-珀罗干涉仪在位移测量范围方面的局限,采用两束可调激光分别对法布里-珀罗腔的两个相邻谐振峰的光频率进行追踪测量,能够得到任意时刻法布里-珀罗腔的长度,从而实现对测量镜位移的测量,测量范围可以达到毫米量级。对影响测量精度的主要因素进行了简要分析,结果表明采用本方法能够实现纳米级精度位移测量。     

光纤法布里-珀罗传感器的解调方法研究综述

光纤法布里-珀罗传感器以灵敏度高、抗干扰能力强等优点在医疗检测、水声探测、电力监测等领域受到了广泛的关注。光源参数、传感头结构与解调方法是制约光纤法布里-珀罗传感器检测能力的主要因素。对光纤法布里-珀罗传感器解调,即从携带法布里-珀罗传感器腔长信息的输出光信号中提取腔长信息。该腔长信息映射出了传感头所感受到的振动、位移、加速度、温度等待测量信息。一种好的解调方法能够提高光纤法布里珀罗传感器的解调速度、分辨率、动态范围等性能,而光纤法布里-珀罗传感器的解调方法多达数十种,针对特定的应用场景如何选择适宜的解调方法往往令人困扰。本文首先介绍了光纤法布里-珀罗传感器的输出信号特征,然后从原理上详述了常见解调方法的影响因素,并介绍了国内外研究单位提出的多种改进方法,最后从解调方法的适用范围及光纤法布里-珀罗传感器的复用技术两方面出发,提出了解调方法的选取原则。     

钳压法制作的同轴电缆法布里-珀罗传感器

为研究同轴电缆法布里-珀罗干涉(CCFPI)传感器的钳压法制作工艺,模拟不同结构参数对CCFPI传感器信号质量的影响,分析得出CCFPI反射点的绝缘层外径宜在1.4~2 mm范围内,钳压变形长度不应小于2 mm,反射点一致性对信号质量影响显著;模拟电缆拉伸过程,观察到信号频移对电缆应变呈现良好的线性反应。依据模拟结果制作CCFPI传感器,并进行传感性能测试。试验结果表明:CCFPI传感器测得的应变值始终与千分表吻合良好,二者拟合斜率为1.004 92,相关系数为0.998 67,且在小应变范围内CCFPI传感器的测量数据与光纤光栅吻合良好,说明该传感器的测量结果真实可靠;同时观察到CCFPI传感器的分辨率可达110με,失效应变为140 000με。     

光纤非本征法布里-玻罗传感器兰姆波检测灵敏度分析

基于兰姆波的结构工况检测技术在评估复合材料和金属结构的安全性和耐久性方面发挥着重要的作用。作为对传统的压电换能器（PZT）的一种很好的替代,光纤传感器在传感方面的应用正被广泛地挖掘出来,包括兰姆波检测。本文从理论上建立了超声兰姆波作用下光纤非本征法布里．玻罗（EFPI）传感器参数与其输出性能之间的关系。数值结果显示了传感器的性能与其相对于声源的方向角以及传感器的计量长度与超声波长的比值相关。所得出的结论对于EFPI传感器精确地探测兰姆波提供了理论依据。     

激光双法布里：珀罗干涉纳米测量系统的理论分布

本文设计了一种基于双法布里－珀罗干涉仪、采用计算机实时处理、以轻拍式探针为传感器的新型纳米测量系统，描述了该系统的工作原理，详细进行了系统的理论分析。提出了通过测量双法布里－珀罗干涉仪透射光强基波幅差值差或等幅值过零时间间隔的方法进行纳米测量的理论基础，分析了轻拍式探针的振动模型，给出了检测探针振幅变化的新方法及理论依据。     

激光双法布里--珀罗干涉纳米测量系统的理论分析

本文设计了一种基于双法布里-珀罗干涉仪、采用计算机实时处理、以轻拍式探针为传感器的新型纳米测量系统,描述了该系统的工作原理,详细进行了系统的理论分析.提出了通过测量双法布里-珀罗干涉仪透射光强基波幅值差或基波等幅值过零时间间隔的方法进行纳米测量的理论基础,分析了轻拍式探针的振动模型,给出了检测探针振幅变化的新方法及理论依据.     

基于FBG温度解耦的光纤法布里-珀罗 高温压力传感器

本文提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)温度解耦方法的光纤法珀(FP)压力传感器,该传感器采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现批量化制作.通过在膜片式压力传感器的基础上集成光纤布拉格光栅(FBG),实现温度、压力双参数测量;提出温度解耦方法,对传感器进行温度补偿及压力测量结果的修正.实验结果表明,在20～300℃的温度范围内, FBG温度传感器的灵敏度为0.012 nm/℃,在160 kPa的压力范围内,压力测量灵敏度约为0.1μm/kPa, 3次重复实验的重复性误差和非线性误差分别约为5.6%和1.3%,温度系数为0.018μm/℃,压力灵敏度随温度变化为0.283 nm/(kPa·℃),同时,采用温度解耦方法,得到压力计算值与真实值最大偏差小于2.5 kPa.     

用于大范围纳米测量的法布里—珀罗干涉仪

本在中国计量科学研究院研究的差拍法－珀干涉仪基础上，分析了其测量范围过小的本质原因，提出扩大差拍法－珀干涉仪测量范围的方法－换精锁定法，将激光频率依次锁定于法－珀腔的各个干涉级次，从而突破了激光器调谐范围的限制拓深了该系统实现大范围纳米测量的能力。     

采用法布里-珀罗腔的绝对距离干涉系统的方案分析

论述了线性调频绝对距离干涉测量方案的基本原理以及拍频测量中存在的问题;分析表明,在激光器调频范围确定的情况与,可以通过测量起点与终点拍频信号相位差的方法,实现１０＾－５的相对测量精度;简述了采用Ｆ－Ｐ腔实现高精度频率基准的方法,并给出了测量系统的原理图。     

光子晶体光纤F-P干涉式高温传感器研究

本文提出一种用于高温测量的光子晶体光纤F-P干涉传感器,通过熔接机放电使无截止单模光子晶体光纤(ESM-PCF)一个端面完全塌陷,然后再将其与单模光纤(SMF-28e)熔接起来,最后按照设计长度切断ESM-PCF。由于在熔接点处ESM-PCF完全塌陷使其模场直径扩大,减小了与SMF-28e的模场失配损耗,并提高了熔接面的反射光强。这种方式制作简单,相对于以往的光子晶体光纤F-P干涉传感器具有更高的干涉光强度。实验结果表明,该传感器测量温度可达1100℃,温度灵敏度为29.4nm/℃,可以预见这种结构稳定、线性度好的全光纤传感器在机械、航空、冶金领域等具有一定的潜在应用价值。     

光子晶体光纤Fabry-Perot结构温度传感特性研究

提出了一种将光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)与单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)拼接而成的法布里-珀罗干涉(Fabry-Perot Interferometer,FPI)传感器,形成SMF-PCF-SMF结构,其中PCF为F-P腔。反射谱波长周期为2. 18 nm,条纹对比度达到13. 12 d B。研究了FPI传感器的温度响应,在50～400℃分别进行了升温和降温实验,波长灵敏度为12. 3 pm/℃,线性度大于0. 993。该传感器具有交叉灵敏度低、温度稳定性好、线性度高等优点,可用于工业生产、航空航天、生物医学等温度传感领域。     

HCPCF端面塌陷成腔工艺的F-P应变传感器

本文提出了一种新型测量应变的空芯光子晶体光纤(HCPCF)法布里-珀罗(F-P)干涉传感器,HCPCF的一端与单模光纤熔接形成反射面1,另一端在熔接机内通过电极放电使端面完全塌陷形成反射面2,构成以HCPCF为腔体的新型F-P干涉传感器。实验结果表明,腔长2mm的传感器在室温下的应变灵敏度为3.1nm/με,线性度为0.9992,极限腔长改变量为3827.3nm。温度在0～150℃的温度变化范围内,腔长的改变量约为0.17μm。理论和实验结果表明该新型传感器具有制作工艺简单、应变灵敏度高、温度灵敏度低和没有迟滞现象等优点。     

光纤法-珀传感器并联复用的互相关解调

为了实现光纤法-珀传感器并联复用信号的高精度、绝对腔长解调,提出了一种改进的互相关解调法。该方法采用了特殊的相关因子,使得它与复用输出信号的互相关函数在传感器各腔长处为单峰从而有利于腔长比较接近的传感器的分辨;采用分段黄金搜索法减少了计算量,解调速度快。在宽带光源、光谱仪等组成的解调系统中对两只传感器复用进行了实验验证,结果表明:该系统可以实现光纤法-珀传感器并联复用信号的解调,能分辨的传感器之间的最小腔长差小于6ìm,腔长波动小于0.07ìm。     

高精度连续型光纤F-P腔液位传感器

提出一种基于光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)腔干涉仪原理的高精度连续型光纤液位传感器,它根据不同的液体高度产生不同的压强的原理实现液位测量。传感器通过MEMS技术和微光结构加工工艺研制,确保了传感器各项设计要求;系统采用双通道补偿光路以及双路输出比值为信号的处理方式,有效降低了环境因素的影响;利用低双折射单模光纤结合消偏技术,大幅减少了光路中“寄生干涉”和“偏振诱导信号衰落”对光纤F-P传感器测量精度的影响。实验表明,该传感器的灵敏度为0.8mV/mm,测量精度为<±2mm,分辨力为<±1mm,系列样品中最大量程可达30m,而且结构简单,安装方便。     

共焦法布里-珀罗激光干涉仪工作点自动稳定系统

由一对焦距相同、凹面相对互置对方焦面上的高反射率球面镜组成的共焦法布里一珀罗干涉仪对入射激光频率的变化非常敏感，用来检测被检对象运动速度变化引起探测光的多普勒频移。该干涉仪可检测流体和固体表面的微小稳态振动；若辅以同步激光超声激发装置，它可检测固体表面瞬态的受激振动。单色激光从共焦法布里—珀罗干涉仪一侧镜面入射，经两次透射部分出射，部分光经腔壁两次反射再出射，又有部分光被两次反射后出射，如此反复，在另一侧镜面相于，经适当调整可得明显的干涉条纹。从光强传输系数公式：ＴＥ＝（１—Ｒ）２（１＋Ｒ）２［…     

调频连续波激光干涉光纤温度传感器

本文提出了一种调频连续波激光干涉非本征型法珀腔光纤温度传感器。使用具有较高热膨胀系数的不锈钢圆管封装法珀腔制成温度传感探头。不锈钢圆管作为法珀腔腔体的同时也是温度敏感元件。通过调频连续波干涉测量技术测量法珀腔因受热膨胀所产生的腔长变化量,实现对温度的传感。实验结果表明,该光纤温度传感器测温分辨率达到了0.0002 ℃,温度测量灵敏度可达3022 nm/℃。此温度传感器不仅具有较高的灵敏度与分辨率,且结构简单稳定,具有良好的应用前景。     

基于端面镀膜的Fabry-Perot光纤传感器研究

应用模式耦合理论计算了外腔式Fabry-Perot（F-P）干涉型光纤传感器的输出光强与F-P腔长的关系。对组成F-P腔的光纤端面进行了磨平抛光及镀多层电介质膜处理，使光纤端面反射率为70%，从而提高了传感器的抗干扰能力，简化了探测系统。将该传感器与电阻就变片作对比测量实验，其结果完全一致。     

测量微位移的法-珀干涉仪

研制了一种新型的折叠腔法-珀干涉仪,可适用于测量范围为100 nm以内的纳米级及数十毫米内的亚微米级位移测量,测量不确定度优于2nm。