基于单片机的光纤光栅解调仪

光纤光栅的解调技术是光纤光栅传感器的关键技术,该文提出了基于单片机的光纤光栅解调系统模型,研究了可调谐F-P滤波法解调原理以及解调系统的框架.经实践证明,系统测量精度达到5pm,是低成本、通用的解调系统,是Bragg光栅传感器实用化的关键.     

基于可调光纤F—P滤波器解调的分布式光纤光栅传感系统

提出并实现了一种可满足工程实用要求的波分复用光纤光栅传感网络解决方案，系统通过可调谐光纤F-P滤波器的连续扫描实现波长信号的解调，该传感系统扫描带宽50nm，单点工作带宽5nm，对一般应用系统每根单纤可设20-30个点，系统最高扫描频率200Hz，分辨率5pm(约5με或0．5℃)。     

基于光纤光栅传感的地震检波器设计

设计了基于光纤Bragg光栅传感的地震检波器,分析了其灵敏度公式;然后对等强度悬臂梁的尺寸参数进行了优化设计,得到了最优的固有频率,并利用ABAQUS仿真软件验证了理论计算的正确性。     

基于倾斜光纤光栅的传感解调技术

该文设计了一种基于倾斜光纤光栅（tilted fiber Bragg grating,TFBG）的不受温度影响的光纤布拉格光栅（fiber Brag ggrating,FBG）应变解调系统．将倾斜光纤光栅用作边沿痣波器,当周围环境温度变化时,利用倾斜光纤光栅纤芯模与包层模的温度特性与普通光纤布拉格光栅相同这一特点,无需另加温度补偿,就可以实现FBG应变传感的动态解调,消除温度噪声对应变信号的影响．由实验可知,当温度在25℃到39℃范围变化时,解调系统的性能基本不发生改变,解调范围达到6nm．     

多通道光纤光栅压力传感解调系统的设计

针对现有压力监测系统精度较低且成本较高的问题,提出一种基于膜片和悬臂梁技术以及密集波分复用器(DWDM)的多通道光纤光栅压力传感解调系统。考虑到采用多个光电探测器会使系统结构复杂,所以采用光开关来简化。通过光开关分时扫描DWDM的各通道输出光功率,再配合软件进行数据处理,即可获得光纤光栅反射窄带光谱的中心波长与被测压力。实验表明该系统结构简单、成本低、精度较高,在压力范围为0～6MPa时,波长解调分辨率可达0. 3pm,压力测量精度可达0. 15MPa。     

基于FPGA的多通道高速光纤光栅解调系统

研发了一种基于波长扫描光源和嵌入式解调的多通道高速光纤布拉格光栅解调系统。该系统采用半导体光放大器(SOA)结合可调谐F-P滤波器产生频率为1 kHz的稳定波长扫描光。通过使用对称三角波技术和快速FPGA解调算法,系统最终能够同时实现16个通道以及2 kHz的解调速率,测量范围80 nm。     

冲击荷载下基于埋入式光纤光栅传感器的混凝土动态应变测试

为实现冲击荷载下混凝土材料内动态应变的直接测量,研制了基于光纤Bragg光栅的混凝土光纤光栅应变传感器。将光纤光栅传感器埋入混凝土试件在SHPB装置上进行了冲击试验,由光纤传感器和粘贴于试件表面的电阻应变计分别测量了试件内和表面的动态应变。利用测量结果分析了混凝土在冲击荷载下的动态应力应变响应。对测量结果的分析和比较表明,采用埋入光纤传感器来实现混凝土结构内应变直接测量的方法可行、合理,研制的光纤光栅传感器适合于混凝土内动态应变测量,可更广泛地应用于混凝土、岩石等介质的动态性能试验及结构的动态响应测试中。     

基于FPGA的FBG光纤光栅解调系统

研究并实现了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的FBG(光纤布拉格光栅)光纤光栅传感系统,运用FPGA以及上位机软件完成了G11620-512DA InGaAs(铟砷化镓)线阵探测器驱动、探测器数据采集转化、高斯拟合处理、数据网口传输,实现了FBG光纤光栅解调.实验结果表明,该系统在FPGA的控制下能够正常工作,其输出数据符合FBG反射光谱理论分析.     

光纤布拉格光栅的光学特性及其应用

介绍了光纤布拉格（Ｂｒａｇｇ）光栅的种类和制作,用耦合波理论分析了其基本的光反射性质,包括峰值反射率和反射半高全宽度,结果表明光纤Ｂｒａｇｇ光栅拥有独特的光反射特性。同时对光纤Ｂｒａｇｇ光栅在光纤通信、光纤传感器、滤波器等方面的应用进行了介绍和展望,表明光纤Ｂｒａｇｇ光栅将对整个光纤技术领域产生重要影响。     

非接触磁耦合光纤光栅位移传感器

研发了一种基于光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating,FBG）技术的非接触磁耦合位移传感器．两块扁圆柱型硬磁铁通过软铁连接起来,形成一U型传感探头．该U型探头与被测物形成一闭合磁路,实现间隙与磁耦合力的转换,再通过一平面薄板结构将磁耦合力转变为光纤FBG的轴向应变．通过理论和实验详细地分析研究了上述两个关键技术环节．研究表明：该非接触位移传感器为一非线性传感器,非线性主要是由于磁耦合力与间隙的平方成反比这一传感器固有特性以及漏磁,特别是漏磁随间隙增加而变大造成的该非线性传感器的数据处理结果为：随机不确定度为0．23％;回程误差为0．376％;传感器综合误差为±0.606％     

基于STFT的振动信号解调方法及其在轴承故障检测中的应用

从信号滤波角度,对基于STFT的振动信号解调方法的原理和影响其解调性能的各种因素进行了严格的理论分析,指出该解调方法实质是基于复解析带通滤波的Hilbert变换解调法.严格证明了在利用Hilbert变换进行包络解调分析时,只要带通滤波器通带范围包括调制信号的部分频率成分,就可解调出被调制信号的周期成分.为了避免对所有的解调信号序列进行包络谱分析,提出按峭度值最大化准则选择一组含有丰富故障信息的解调信号序列进行包络幅值谱分析.基于以上讨论,给出了实用的基于STFT的振动信号解调算法.为了验证提出的解调算法的有效性,用该算法对仿真和实际轴承故障信号进行了解调分析,分析结果表明,利用该算法能有效地检测轴承故障.     

基于太阳能供电的无线振动传感器试验研究

针对铁路、桥梁、船舶等结构振动巡查中监测节点的自供电问题,研制了一种利用太阳能供电的振动信号无线传输模块.并对一悬臂梁的振动信号进行了室外发射与接收试验.试验结果与理论计算结果基本吻合,验证了设计方案的可行性.     

基于F-P滤波器的高速驱动电路设计与仿真

法布里-珀罗(F-P)滤波器是基于F-P原理解调仪表中的核心器件。F-P滤波器在高速驱动情况下会出现非线性和振铃现象,从而影响使用。本文提出了采用OPA552芯片与三极管的方案进行电路设计,通过电路仿真实验可以验证,此设计方案解决了高速驱动情况下产生的问题。     

复解析带通滤波器及其在解调分析中的应用

复调制带通滤波器具有负频率为零、冲击响应函数实部和虚部有 90°相移的特点 ,能将带通滤波和希尔伯特变换合为一体 ,只要选择合适的滤波参数 ,在解调分析中将不包括故障信息的时域相加信号滤掉 ,且能避免广义检波滤波解调分析中的混频效应。利用此原理 ,并将最大细化倍数与带通滤波器的宽度之间建立了严格的数学关系 ,以避免为了大幅度提高运算速度而只对选抽点进行变换可能产生的频混现象 ,优化了现代设备故障诊断广泛应用的窄带希尔伯特变换解调分析的算法     

光子多普勒测速系统信号解调方法比较

光子多普勒测速系统具有抗干扰能力强、测速范围大等优点,适用于信噪比低、信号质量差的测量场合。介绍光子多普勒测速系统的工作原理,详细阐述常用的四种信号解调方法——条纹法、相位解调法、短时傅里叶变换法、小波变换法的原理、特点和近几年的研究现状。利用上述四种信号解调方法对简谐振动调制的多普勒信号进行解调仿真,直观地展示不同信号解调方法的优缺点和适用性。实验结果表明,相位解调法最适合用于光子多普勒测速系统振动信号解调。最后讨论了采用递归希尔伯特变换的方法减小相位解调法的正交性误差的可行性,通过仿真实验验证了此方法的有效性。     

新型分布式布喇格光纤光栅传感系统的研究

提出了一种新型分布式布喇格光纤光栅(FBG)传感系统.为了满足一个大型工程同时监测上百个不同位置的要求,将这一百个点分成若干组,每组构成一个小区域,每个小区域由四个波长相同的光栅组成,这样就满足了在一条光纤上刻一百个光栅的要求.当某点温度发生变化时,该区域的最高温度可测得;若此最高温度超过警戒温度,则系统发出报警信号,进而对这个小区域进行整体降温处理.在理论分析的基础上,对多组不同波长的光纤光栅进行了温控对比实验,在10～110℃的温度范围内,FBG的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.6%以上.实验表明该系统具有精度高、适用于分布式多点测量的特点.     

闭环时滞滤波器消除二阶振荡系统残留振动的仿真研究

将时滞滤波器与位置反馈环节相结合提出闭环时滞滤波控制策略,不仅能阻止操作命令向系统中注入能量,而且能阻尼掉不确定性因素注入系统中的能量,从而有效抑制二阶振荡系统的残留振动。与开环时滞滤波技术相比,有更强的参数鲁棒性和抗外界干扰能力。     

结构振动主动控制中传感器故障的在线检测

了在未知持续激励下结构振动主动控制系统的状态观测与传感故障的在线检测。根据采用传感器的不同,提出了采用位移或速度传感器和加速度加感器两种民政部下状态观测器的设计方法,并以此为基础,进一步提出了以观测器 输出和传感器测量之差与观测器输出的比值作为表征传感器故障的参量,通过均值检验与概率检验来判定传感吕故障及其类型的传感器故障在线检测方法,最后,以某型号直升机机身减振为例,验证了所提出方法的正确性。     

一种新型解调法的光纤布里渊温度传感系统

在基于瑞利散射和布里渊散射强度解调的分布式光纤布里渊温度传感系统中,为了抑制系统温漂和光纤中的应力等噪声因素影响,提出了采用最近已知温度分布曲线来解调待测温度分布曲线的新方法,并在设计的传感系统中进行了实验.实验结果表明,采用该解调法的分布式光纤布里渊温度传感系统能有效提高测温精度和稳定性,降低了系统的成本.系统的测温精度达到±0.09 K.