SLD光源温度控制及恒流驱动电路设计

本文针对反射式光纤电流传感器所使用的SLD光源设计了相应的温度控制电路以及恒流驱动电路。温控稳定度可达0.2℃,电流稳定度可达0.02%,从而保证了传感器的精度。     

基于PWM技术的SLD光源温控系统设计

为满足工程中对超辐射发光二极管（SLD）温度控制电路的低功耗设计需求,提出了一种基于数字脉宽调制（PWM）技术的控制方案,实现了SLD光源温控电路的低功耗设计。实验表明,该温度控制电路功耗低,稳定性高,满足了低功耗设计的工程需求,具有良好的实用价值。     

光纤电流传感器

单模光纤电流传感器在不断克服线双折射对 Faraday 效应的干扰中发展;多模光纤电流传感器具有可靠稳定的特性,容易实现实用化。     

光源功率对光纤电流互感器的性能影响研究

超辐射发光二极管(SLD)光源作为光纤电流互感器光路中唯一的有源器件,其长期运行稳定性直接影响着互感器的性能.文章主要从SLD出光功率衰减对光纤电流互感器输出固定偏置、变比和相位的影响机理进行理论推导,结果表明在非理想数字闭环情况下,随着光功率的衰减,互感器输出固定偏置增大;同时光功率的衰减会导致电流互感器的信噪比降低,进而导致互感器输出的比值误差和相位误差增大.并对理论结果进行了实验验证,实验结果符合理论分析,其中光功率衰减对互感器相位误差的影响最大.     

用于高精度光纤陀螺的宽带掺铒光纤光源

综述了掺铒超荧光光纤光源的国内外研究发展现状,详细探讨了单程前向、单程后向、双程前向、双程后向等几种典型的光源结构;分析了掺铒超辐射型光纤光源的输出特性与泵浦光波长、泵浦功率、光纤长度以及光学反馈的关系;并介绍了当前为改善光源带宽、平均波长稳定性以及输出功率这三个主要参数以满足高精度光纤陀螺的需求所做的一系列探索及研究现状,指出了其技术难点,对掺铒超荧光光纤光源的研究具有一定的参考价值。     

GMM-FBG光纤电流传感器温度补偿研究

为解决因超磁致伸缩材料(GMM)磁致伸缩系数 对温度敏感而影响GMM-FBG光纤电流传 感器响应准确度的问题,研究了温度补偿的方法,构建了GMM磁场与温度的多场耦合模型, 进行温度传感实验、电流的通断实验、及不同磁场方向上的电流响应实验,设计了十字形传 感探头,利用垂直磁场方向的GMM的磁场不敏感性进行电流传感器的温度补偿,提高了GMM- F BG光纤电流传感器响应准确度。结果表明:垂直于磁场方向上的传感器中心波长值变化量为 ±0.05 pm,可忽略磁场的影响,温补后的拟合曲线与通断实验的拟 合曲线残差平方和为0.011,几乎完全重合, 可消除温度对GMM-FBG电流传感器的影响,使电流测量更加精确,并实 现电流与温度的同时测量,可满足当代电力系统的应用需求。     

光纤电流传感器研究新进展

介绍了全光纤电流传感器自１９９４ 年以来在光纤处理技术、新光路设计、新材料光纤、新结构光纤及对系统性能的专项研究方面取得的新进展。     

用于光纤陀螺的超辐射发光二极管组件

超辐射发光二极管(SLED)作为一种非相干性宽带光源，是光纤陀螺仪(FOG)和光纤传感器的理想光源，也是光时域反射仪(OTDR)和中短距离光通信的主要光源之一。SLED组件采用8脚蝶形式或14脚双列直插式管壳全金属化气密性封装，标准单模光纤(SA伊)或保偏光纤(PMF)耦合输出。组件包括SLED管芯、半导体致冷器(TEC)、热敏电阻，可带背光探测器。使用时可通过外电路对组件实现功率控制和温度控制，使组件能长期稳定工作。与光纤耦合效率可达45％以上，光谱宽度大于40nm工作电流100mA)。     

用于高精度光纤陀螺的宽带掺铒光纤光源

综述了掺饵超荧光光纤光源的国内外研究发展现状，详细探讨了单程前向、单程后向、双程前向、双程后向等几种典型的光源结构；分析了掺饵超辐射型光纤光湖源的输出特性与泵浦光波长、泵浦功率、光纤长度以及光学反馈的关系；并介绍了当前为改善光源带宽、平均波长稳定性以及输出功率这三个主要参数以满足高精度光纤陀螺的需求所做的一系列探索及研究现状，指出了其技术难点，对掺饵超荧光光纤光源的研究具有一定的参考价值。     

掺铒光纤放大器泵浦光源温控系统设计

所描述的泵浦光源温控系统,以飞思卡尔的MC9S12系列MCU芯片作为开发平台,基于成熟的PID控制算法,大胆引入了闭环负反馈控制结构,它所输出的控制信号,不仅可以成功地驱动TEC电路,而且还可以使其在20s内将温度调控到目标值。在精度方面,达到了±0.1℃的工业级精度,完全满足设计指标的要求。     

变温环境下SLD恒流源的驱动稳定性研究

超辐射发光二极管（SLD）光源在变温（-45~70℃）环境下的工作稳定性直接影响光纤陀螺的性能,因此,变温（-45~70℃）情况下其恒流源的驱动稳定性就成为系统设计与优化的关键问题之一。根据恒流模式工作原理,建立了等效电路模型,并得到了表征变温环境恒流源稳定性的数学解析式,根据该式给出了变温环境恒流模式设计的设计依据;利用该解析式还对几种不同情况下恒流源的变温稳定性进行了理论分析与计算;最后给出了验证实验,实验结果与理论计算结果相一致。因此,利用该式可以实现对SLD恒流源性能的有效评估,这对于变温环境下SLD光源驱动设计具有重要指导意义。     

SLD光源与温控电路匹配特性研究

针对光源与温控电路匹配问题,开展了光源组件特性的理论和试验研究,分析了影响两者匹配的原因及解决办法。研究结果表明:光源内部组件——半导体制冷器等效内阻RTEC、温控电流ITEC、TEC制冷/加热效率ε和热敏电阻温度系数β,是影响光源与温控电路匹配的主要因素;光源内部各组件特性受自身特性、工艺、散热条件和环境温度等多种因素影响,导致光源与温控电路的匹配也受相应因素影响;当散热充分时,光源与温控电路的匹配特征可近似用RTEC、β、SLD功率PSLD和ITEC表征;在接近光源实际散热条件下进行匹配测试,可提高光源与温控电路的匹配度,减少后期不匹配几率;不同批次、不同厂家生产的光源的组件特性差异较大,重新匹配和调整温控电路参数,可大幅提高光源利用率。     

激光测距温度控制系统

在激光测距系统中,为了消除温度对半导体激光器调制特性及雪崩光电二极管接收性能的影响,使系统更加稳定地工作,温度控制系统的设计十分关键.通过对控温箱的合理设计,减小了周围环境对温控系统的影响;对Pt电阻测温的误差产生机理做了详细的分析,提出了脉冲供电的方案,分析了脉冲电流产生的自热效应,给出了脉冲宽度和热量积累的关系,通过合理控制脉冲宽度,减小了自热效应引起的测温误差;使用高阶正交多项式拟合的方法对Pt电阻的非线性进行了补偿,由该系统温度测量模块测量数据与一级标准铂电阻温度值的比较实验结果可知,在不同的温度点,该温度测量系统的最大误差为0.000 6℃.在0～15℃的温度范围内各温度点控制稳定度均优于±0.005℃,满足了激光测距系统的需要.     

利用导通电压降监测SLD的输出光功率

由于传统的光功率采集仪精度不高,在实验中无法明显地显示出光功率在短期内的变化,而采集电压的数据采集系统可以很好地解决这个问题。在分析1310 nm超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode,SLD)光源的工作原理的基础上,设计了一种在恒温条件下控制驱动电流来使SLD稳定工作的驱动电路,进行了理论分析和实验验证,给出了利用SLD电压降监测输出光功率的新方法,取得了真实可靠的实验数据。通过SLD光源的驱动实验得出输出光功率与驱动电流和SLD两端电压降的相关关系,结果表明,输出光功率与电流具有良好的线性关系,与电压具有良好的正相关指数关系。利用采集电压降监测SLD的输出光功率,大大提高了测试精度和数据分辨率,同时为SLD退化寿命试验提供了新的电学参数。     

低温红外目标源控温技术

低温红外目标源是测试和标定低温红外传感器的响应线性度和非均匀性的关键测试设备.对所研制的低温红外目标源设备的工作原理进行了论述,同时基于有限元分析方法,以ANSYS 软件为载体对黑体面源控温方式及温度场分布进行模拟分析,并进行了测温实验.结果表明:所研制的低温红外目标源结构设计合理,仿真温度场与实测温度场分布规律一致,控温精度不大于0.5 K,黑体面源温度分布均匀,表面温差不大于0.2 K,稳定性好(0.1 K/min),可以满足低温红外系统的测试和检定要求.     

基于ADT数据的SLD温度建模方法

在对超辐射发光二极管(SLD)实施加速退化试验(ADT)并评估其寿命及可靠性的过程中,其性能参数的温度漂移特性影响了评估的精度,为了剔除这种影响,进而提高评估的精度,需要建立相应的温度与性能参数的关系模型来对试验数据进行处理.对SLD的温度建模进行了研究,为了确定一种适用于SLD及ADT数据处理的温度建模方法.通过调研...     

SLD光源温控模型中时间延迟特性研究

针对某陀螺厂家新引入的超辐射发光二极管(SLD)光源对微分控制环节依赖性显著的问题,对光源温控环节的传递函数和补偿控制进行了理论和试验分析。理论分析和试验结果表明,SLD管芯温度与TEC电流间的传递函数为时间滞后的二阶系统,该时间滞后源自热敏电阻的位置及其与管芯之间的距离;热敏电阻和管芯间距越大,管芯温度与TEC电流的时间滞后越大,微分环节的滞后补偿作用也就越显著;选择适当的微分参数,可使时间滞后相差较大的不同厂家光源同时获得良好的温控效果。上述结果不仅揭示了SLD光源温控环节时间滞后的来源,还对理解微分环节在SLD温控系统中的作用提供了客观依据。