基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感研究

将磁致伸缩材料粘贴单模光纤构成的光纤磁传感探头接入Sagnac光纤环的一端,外加交流磁场将探头周围的直流磁场加载到4.9kHz的高频信号上,建立了基于Sagnac干涉仪的光纤直流磁场传感实验系统.采用锯齿波相位调制的方法,将干涉仪系统相位偏置在π/2附近,通过测量所加高频信号的幅度,实现了对直流磁场的测量.实验得到系统信号稳定性为0.4%,磁场分辨率为4.3nT,并给出36.75g铁块经过磁传感探头时系统的响应信号.     

Michelson干涉型光纤弱磁场传感器信号检测电路研究

针对Michelson光纤弱磁场传感器的特点,设计和实现了控制和信号检测系统。着重对传感器信号检测部分的电路进行了分析和研究,采用了相位自跟踪锁定放大技术进行微弱信号检测;针对磁致伸缩材料的非线性响应特点,设计了定偏闭环反馈系统,使探头始终工作在最佳偏置磁场下。经实验验证,系统灵敏度高,抑制噪声能力强。     

基于FPGA的直流相位跟踪检测系统设计

提出了一种基于FPGA实现的直流相位跟踪检测系统,分析了系统输出信号与输入信号保持同步的实现原理,并建立了基于FPGA的设计模型,进行了硬件仿真,确定了系统的采样率,最后通过实验验证了此FPGA系统可实现相位实时检测,误差为0.2%,证明了此系统可满足干涉式光纤电压传感器对相位检测的性能要求.     

磁致伸缩材料被覆保偏光纤磁场传感研究

通过直流磁控溅射镀膜,将磁致伸缩材料———铽镝铁被覆在一段去掉保护层的保偏光纤上,得到铽镝铁被覆保偏光纤结构的磁传感单元。采用保偏光纤及保偏光纤器件,建立马赫-曾德尔光纤干涉仪,将铽镝铁被覆保偏光纤结构的磁传感部分接在干涉仪的一臂中间,另一臂中接入保偏光纤绕制的压电陶瓷调制器进行光纤干涉系统的相位控制。该系统通过压电陶瓷调制器将相位控制在正交工作点上,解决了系统的相位衰落;全保偏光纤结构有效控制了系统偏振诱导的信号衰落,实现了系统对信号的稳定检测。实验得到了系统在不同大小直流偏置磁场作用下的磁场响应特性,结果表明,较大直流偏置磁场可使系统响应灵敏度提高约20倍,最小可测的交流磁场信号达到2.2×10-8T。     

TbDyFe-FeNi多层膜/光纤磁传感器磁敏性能实验研究

采用磁控溅射工艺制备了TbDyFe-FeNi多层膜/光纤复合结构,并搭建M-Z干涉仪磁场检测系统对复合结构的磁敏性能进行试验测试.实验结果表明,在调制磁场频率为复合结构的固有频率的条件下,系统对磁场信号感应强度最大;系统输出信号大小随调制磁场强度线性增加,添置恒定直流磁场后,系统响应信号大小明显增强.在0～48 kA/m的直流磁场范围内,干涉仪(传感臂有效长度为10 cm)信号响应灵敏度为6.05×10-5rad/(√Hz·kA·m-1);当多层膜厚度增加到5 μm时,干涉仪信号响应灵敏度变为6.07×10-5rad/(√Hz·kA·m-1).     

采用超磁致伸缩薄膜的光纤磁场传感器

采用马赫-曾德尔干涉仪,对TbDyFe超磁致伸缩薄膜/光纤传感器的磁探测性能进行了实验测试.结果表明:在1 kHz调制频率附近,传感器对磁场具有最大的信号响应;在恒定直流磁场及调制磁场强度小于1 kA/m的条件下,系统输出信号大小随调制磁场强度线性增加;在35～50 kA/m的直流磁场范围内,传感器可探测的最小磁场变化为8.6×10-2A/m.     

干涉型光纤传感器直流相位跟踪检测系统的改进

对干涉型光纤传感器直流相位跟踪检测系统进行了分析和改进，通过在检测系统中加入简单的电路模块，使系统的幅频响应特性得到改善。建立了Michelson光纤干涉型传感系统，实验结果与理论分析相吻合。     

伪码测距中码跟踪环的FPGA实现

码跟踪环的设计是伪码/载波相位联合测距系统的一个关键环节.分析了伪码跟踪环路的结构,利用查表法、二阶环路分别对NCO和环路滤波器等关键部分进行了设计,并给出了相应的电路结构.系统仿真与FPAG片上测试结果表明,实现了伪码准确、实时跟踪,跟踪到的伪码相位误差小于载波相位的周期长,设计的跟踪环具有一定工程应用价值.     

全保偏M-Z型光纤磁场传感系统实验研究

报道一种基于全保偏Mach Zender型干涉检测的光纤磁场传感系统。采用TbDyFe磁致伸缩材料,在长度约为10cm的裸保偏光纤上环绕了一层厚度约为2μm的膜,大大提高了磁致伸缩材料与光纤的附着性能,解决了光纤弯曲问题。选用保偏光纤耦合器、保偏光纤偏振器,构成包括传感部分在内的全部保偏的Mach Zender型光纤传感系统,从根本上抑制了系统偏振噪声;利用主动相位补偿法有效地消除了干涉仪系统的相位漂移。对系统的直流偏置和交流磁场响应特性进行了测试。实验结果表明,系统的相位随磁场变化的灵敏度为0.45458rad/mT,可检测的磁场分辨率达到2×10-8T。     

补偿光纤Michelson弱磁传感器相位漂移的新方法

提出了基于谐波分析的相位补偿法,用以解决光纤Michelson弱磁传感器中由于环境因素如温度变化等引起相位漂移带来的输出信号衰落问题。该方法对正交工作点附近相位变化非常敏感,利用干涉仪参考臂压电陶瓷(PZT)的反馈电压可有效地控制相位漂移。实验表明:干涉仪相位变化小于1°;将高频调制磁场Hmcosωmt加于干涉仪信号臂换能器上探测直流弱磁信号,传感器输出信号稳定性好,线性度优于1%,灵敏度达3.5×10-6rad/nT(Hm=4 000 nT)。     

传感器管理述评

 阐述了传感器管理的研究框架;综述了传感器级、平台级、网络级的传感器管理方法;回顾了传感器管理系统开发现状;分析了传感器管理的研究现状并展望了其未来研究的发展趋势.     

红外探测器振动试验中的传感器安装研究

介绍了振动试验的概念、目的以及各个组成部分,并对各种试验作了简单说明。通过振动试验可以检验红外探测器各部分的薄弱环节。为保证试验数据的准确性,其传感器起决定性作用。主要从传感器安装方法、安装角度、控制点选择等方面进行了分析。结果表明,正确的传感器固定方式可将系统静态噪声从0.105 mV下降到0.019mV。试验中传感器单点控制会造成探测器在一些频率点的数据放大22.9倍,而通过多点控制研究应用,可将振动量级控制在1.007倍,有效保证了振动试验的准确性。     

光子晶体光纤及其在传感器中的应用

光子晶体光纤(PCF)是一种新型光纤,其结构和导光机理都与普通光纤不同,呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,并因此受到广泛关注.PCF具有的特殊的性质扩大了光纤的应用领域.利用PCF的某些特性,可以制作性能优良的传感器.文章首先介绍了PCF的基本概念和主要特性,然后介绍了PCF在传感方面的几种应用.     

单个长周期光纤光栅实现横向负载和温度的同时测量

发现高频CO2 激光脉冲写入的长周期光纤光栅 (LPFG)的谐振波长的横向负载灵敏度具有很强的方向相关性 ,且在两个特定的负载方向上谐振波长对横向负载不敏感 ,而谐振峰幅值与不同方向的横向负载都有很好的线性关系。这种LPFG的谐振波长随温度变化而线性漂移 ,使谐振峰幅值对温度变化不敏感 ,由此提出了用单个LPFG的谐振波长和谐振峰幅值两个参量分别实现对温度和横向负载进行同时独立绝对测量的传感器设计方案 ,可望从根本上解决LPFG在测量中存在的温度和横向负载之间的交叉敏感问题     

全集成式流量传感器

本文介绍了利用恒定芯片温度原理工作的全集成式流量传感器,它由三部分组成.CMOS温度敏感级、CMOS运放和加热部分,这三部分由CMOS工艺集成在同一芯片上,不需附加工艺.本文在给出温度敏感级的理论分析和流量传感器工作原理的介绍后,报道了传感器用于气体流速(氮气)和液体(水)流速的测量结果,结果表明,该传感器具有如下特点:输出电平和灵敏度高(在传感器芯片温度T_c与流体温度了T_f之差为15℃、流速V_f为50cm/s的氮气条件下,传感器的输出可达500毫伏);响应时间快(在T_c-T_f=5℃、V_f=50cm/s时,响应时间为7秒);芯片尺寸小(2.02×1.62mm~2);成本低(因用普通工艺);用单5伏电源工作与微处理机自然接口等.对水流流速的试验还表明,该传感器特别适合于低流速水的测量.     

传感器的智能化及应用研究

介绍了智能传感器的构成，传感器智能化的原理，并以压阻式压力传感器为例研究了传感器智能化的硬件结构、软件设计及非线性与温度误差的修正，实验结果表明，温度变化和非线性引起的误差的95％得到修正，在10～60℃范围内，智能式压阻压力传感器的准确度几乎保持不变。最后，介绍了智能传感器的发展前景。     

传感器技术的新发展——传感器万维网

无人值守地面传感器(UGS)技术与无线网络技术相结合,大大提高了战场事态感知能力。它不仅使UGS的应用系统技术发生了革命性的变化,也为未来以网络为中心的全新作战方式提供了强有力的事态感知解决方案。随着微电子技术的不断进步,传感器技术的内容由原位传感器(或遥感器)扩展,增加了无线网络传输技术,把数据或信息直接传送到需要它的用户手中。传感器技术增加了新的技术内涵,在此基础上传感器万维网(sensors web)应运而生。本文还专门论述传感器万维网的全新的技术能力。     

无线传感器网络研究概述

集中传感器、计算机以及通信技术的无线传感器网络技术由于其良好的性能以及广阔的运用空间,得到了广大学者的关注和研究。基于此介绍了无线传感器网络的基本概念、属性,讨论了无线传感器网络的关键技术,并就使用领域进行了阐述。     

新颖补偿型光纤接近觉传感器结构参数优化的研究

简要介绍了一种新颖的具有对强度干扰进杆补偿的光纤接近觉传感器，重点研究基于传感器受结构参数变化影响最小的多目标优化模型，并得到传感器的最优结构参数，它对传感器的设计具有重要指导意义。     

基于无线SAW压力传感器的FADS研究

嵌入式大气数据系统（FADS）是先进的大气数据系统。由于SAW压力传感器能进行无线测量，将无线SAW压力传感器应用于FADS，与MIMU相结合使之成为廉价的微型组合导航系统。研究了FADS的基本原理、无线双单端SAW谐振器压力传感器的基本原理以及相关应用电路模块，并利用HP Esoft软件和SAW谐振器等效电路对无线SAW压力传感器进行了仿真。研究表明，无线SAW传感器能应用到先进的大气数据系统，具有重要的应用价值。