测量微振动的光纤Sagnac干涉传感器

提出了一种光纤Sagnac干涉传感器,用于固体表面传播的超声波产生的微弱振动检测.当超声波信号在固体中传播并作用于光纤传感器的敏感环时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制;通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,获得了超声信号的频率特征.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体中传播的超声波的频率特征识别.     

基于Hilbert变换的轴系扭振信号分析

扭转振动是轴系常见的振动形式之一,扭转振动将引起轴系材料的疲劳积累,最终导致轴系破损事故,所以扭振的测量非常重要.应用高精度光电编码器测取扭振信号,当扭振发生时,编码器输出的脉冲信号产生疏密变化,扭振信号对编码器输出的脉冲信号进行频率调制.用希尔伯特变换对调制信号进行解调,直观地得到了整个扭振信号的角位移与角速度波形.对调制信号进行了频谱分析,得出扭振频率与激励信号的频率相一致.研究结果为以后将轴系扭振信号用于回转系统状态监测与故障诊断提供了依据.     

光纤声发射源定位实验平台的研究与实现

为了研究固体中声发射源定位问题,开发了一套成本低廉,适用范围广,检测灵敏度高的声发射源定位实验系统.采用Sagnac光纤干涉仪作为点传感器构成传感阵列,给出了Sagnac光纤干涉仪超声检测及声源定位的原理;光纤传感器布置在矩形钢板上构成阵列,用模拟声源激励钢板上的任意位置,基于单片机的数据采集电路将四路声发射信号发送给计算机,计算机通过VB编写的软件平台对四路信号进行解调处理.根据四路信号的时间差得到声源的位置,并采用时差修正法提高了定位精度.结果表明,此系统利用光纤传感器实现了钢板中声发射源的定位,为材料结构健康检测与监控的研究提供了一种新的方法.     

基于通信信道的数字传感信号正交幅度调制技术仿真研究

介绍了数字传感信号接入通信网时的正交幅度调制、解调和判决原理,在Optisystem7．0环境下设计并对改进的正交幅度调制系统进行了建模与仿真,观察并分析了原始输入信号、调制信号、解调信号,验证了数字传感信号在通信信道中传输的可行性。     

高速调制光光折变自适应光外差探测系统实验研究

利用新型光折变自适应光外差探测系统，对相位畸变的高速振幅调制信号进行了光外差探测实验研究。获得了稳定的光外差输出．实验研究表明，提高本振光强度可提高光外差输出信号强度，所以该系统适用于对弱信号的探测；同时新型系统对高速振幅调制信号光有更高的探测灵敏度．因此，这种新型光折变自适应光外差探测系统可应用于空间相位畸变的时域高速调制弱信号光的外差探测．     

声发射技术在复合材料振动性能测试中的应用

利用声发射技术对玻璃纤维／环氧树脂复合材料悬臂梁的振动性能进行研究．采集悬臂梁自由振动下的声发射（AE）信号,并对信号进行快速傅里叶变换（FFT）和频谱分析．结果表明：复合材料声发射延续时间长,其主频率为108．5Hz、阻尼系数为0．113．这一结果同电阻应变传感系统测得的梁的实际振频110．1Hz、阻尼系数0．119非常接近,说明该方法用于复合材料固有频率测试时精确度高;而且同应变传感系统相比,能够反映复合材料的微观变化,对研究其振动损伤有重要意义．     

超声波塑料焊接过程声学系统电参数的检测

在超声波塑料焊接过程中, 针对声学系统的输入电信号受到焊接过程负载变化的直接影响,研制了一种超声波电信号测试系统,可以对超声波塑料焊接过程中功率、电压电流有效值、相位差及频率信号等进行快速准确的在线检测,而且可以对测量结果进行实时纪录、分析处理．测试结果表明,超声波电信号能够有效地反映焊接过程的变化,为实现焊接过程质量控制提供了可能．该系统还可以应用于功率超声的其他领域．     

固体火箭发动机药柱超声缺陷特征研究

通过对固体火箭发动机药柱材料黏弹性的分析决定了超声检测探头的最佳频率为1 MHz.采用双探头脉冲反射法,综合了穿透法和脉冲反射法的优点,实现了超声信号在固体火箭发动机药柱中传播时能量强衰减的情况下超声回波信号幅值的最优化.利用超声缺陷信号的时频域特征,较好地实现了该类型药柱的线性定量无损检测.     

谐振式光纤陀螺数字锁相放大器设计

介绍了基于双频率锯齿波组合调制的谐振式光纤陀螺（R-FOG）的检测原理,分析了数字系统信号相关检测的理论.通过分析陀螺输出信号的特点,利用可编程逻辑器件（FPGA）产生的同步方波进行解调,优化设计了一种用于R-FOG检测系统的数字锁相放大器,并分析了其相关检测的信噪比改善.应用于陀螺系统,实现了谐振频率快速、稳定的跟踪锁定.实验结果表明,设计的检测电路满足闭环反馈的精度要求,锁定时间为1.1 ms.     

结合光电振荡器的高精度光纤轴向应变传感研究

该文提出了利用普通单模光纤作为传感头的结合光电振荡器(OEO)的高精度光纤轴向应变传感系统.通过放大自发辐射宽谱光源(ASE)、双输出马赫曾德尔电光强度调制器(DOMZM)和两段长度不一致的光纤构成的马赫曾德尔(M-Z)干涉仪,形成单通带微波光子滤波器,实现OEO腔内的选模.对M-Z干涉仪任意一臂的光纤施加轴向应变,改...     

船舶管道泄漏的干涉式光纤监测仪的设计与实现

针对船舶管网弯曲多、噪音强、流体波动大的复杂环境要求,设计实现了基于直线型Sagnac光纤干涉仪的船舶管道泄漏检测系统.该系统基于消除零点频率盲区、避免零点频率重复、利于零点频率出现、防止噪声频率污染4要素,通过合理选取消盲光纤的长度的方式寻找光纤传感器最优区段作为监测仪传感器.同时,通过将电路、光路及探测器均集成到机箱内,实现了监测系统的仪器化设计.系统测试表明:该仪器能够实时、精确地检测到泄漏信号,有效解决船舶复杂管网监测问题.     

三光纤补偿式位移传感器的研究

研究了三光纤补偿式位移传感器的原理和性能,根据光纤出射端面的近似光强分布,数值计算了三光纤传感器中接收光纤接收光强与位移的关系和补偿后的输出特性,并对此输出特性进行了实验测量.结果表明数值计算结果和测量结果一致,两根接收光纤各自的线性范围较小,补偿后的三光纤位移传感器不仅能改善测量的线性度,而且能在一定程度上放大传感器的线性测量范围.三光纤补偿式位移传感器不仅能有效地消除光源输出强度波动、表面反射率不同和光纤传输损耗引起的测量误差,而且能有效的提高传感器的线性测量范围.     

基于微波光子滤波器光纤端面反射率特性的火焰传感研究

利用微波光子滤波器(microwave photon filter, MPF)光纤端面反射率随温度场的变化导致光纤端面反射率发生改变的原理,研究了火焰传感系统的相关特性。采用迈克尔逊结构干涉仪构成的MPF,微波光子信号在经过2km光纤后,其光纤端面受到火焰的影响反射率发生变化,研究其变化特性与火焰之间的关系。对置于火焰中的部分传感光纤端面进行燃烧,光反射的信号幅度会因为火焰变化发生改变。该系统使用16 d Bm输出功率的非相干光源,将159.63～159.80 kHz、4 V(峰-峰值)幅度的微波信号调制于光载波上,形成微波光子信号。在传感臂光纤端面施加外焰和内焰,测量射频强度的变化,从而获取火焰传感信息。施加外焰射频强度最小值平均值变化量达到0.460 3dB;最大值平均值变化量达到0.578 7 dB,加入内焰射频强度最小值平均值变化量达到5.818 9 dB;最大值平均值变化量达到6.600 2 dB。实验验证得该系统对于火焰具有较好的传感性能。     

Fizeau Interferometery for THz-Waves' Frequency and Intensity Measurement

A terahertz-wave generator based on optical parametric oscillator principle,detection based on combination of Fizeau wedged interferometer and an electro-optical crystal ZnTe has been studied.The analytical solution based on the basic principle of operation of solid wedge Fizeau interferometer has been realized.The mathematical calculations for THz frequency and intensity measurement dependent on wedge angle and fringe spacing have been considered.The efficiency of THz wave detection depends upon optimized wedge angle has been also realized.The feasibility of detection of THz waves' frequency and intensity by solid Fizeau interferometer(THz-waves' range of 1-3 THz)has been studied.By optimization of other parameters like thickness of Fizeau film,refractive index,material of Fizeau film,we can proceed towards the design of Fizeau interferometer for required research plans as it is a simple and inexpensive interferometer.     

Fizeau Interferometery for THz-Waves＇ Frequency and Intensity Measurement

A terahertz-wave generator based on optical parametric oscillator principle, detection based on combination of Fizeau wedged interferometer and an electro-optical crystal ZnTe has been studied. The analytical solution based on the basic principle of operation of solid wedge Fizeau interferometer has been realized. The mathematical calculations for THz frequency and intensity measurement dependent on wedge angle and fringe spacing have been considered. The efficiency of THz wave detection depends upon optimized wedge angle has been also realized. The feasibility of detection of THz waves＇ frequency and intensity by solid Fizeau interferometer （THz-waves＇ range of 1 - 3 THz） has been studied. By optimization of other parameters like thickness of Fizeau film, refractive index, material of Fizeau film, we can proceed towards the design of Fizeau interferometer for required research plans as it is a simple and inexpensive interferometer.     

利用光子晶体光纤产生光孤子压缩态

利用强度相关的自相位调制效应从实验中得到了光孤子幅度压缩态.实验装置主要部分为非对称的Sagnac干涉仪,光脉冲通过PC/FC接头连接到分光比为90:10的耦合器,耦合器与40m长的光子晶体光纤形成干涉环.在合适的输入功率下,干涉仪的输出端可以得到光孤子幅度压缩态.利用零拍平衡探测系统对光孤子幅度压缩态进行了检测,检测部分包括50/50分束器、2个低噪声光电探测器和1个加减法器与频谱分析仪.测得输入Sagnac环和输出Sagnac环光强分布曲线,以及以散粒噪声为基准的信号噪声的相对曲线,计算产生的光孤子振幅压缩态压缩率为1.6 dB.实验数据分析表明,选择合适的光子晶体光纤,能进一步增大压缩率.     

一种新型的光纤谐振环辅助MZI型高Q滤波器

针对密集波分复用系统中,对特定波长光信号进行精确选择与提取的需求,本文将光纤谐振环与马赫-曾德尔干涉仪相结合,设计出一种新型的光学滤波器。采用信号流程图理论和光纤谐振环理论推导出滤波器输出端的传递函数,并进行模拟分析。仿真结果表明:通过引入光纤谐振环的反馈调节机制、优化滤波器结构中的耦合系数,在滤波器输出端获得顶部平坦、通带形状接近方形、品质因子达到2.815×103的输出光谱。与其他类型的光纤环辅助MZI滤波器相比,本文提出的新型光纤环辅助MZI滤波器能够获得更大的品质因子,可以在密集波分复用系统中发挥更好地选频滤波功能。     

全光纤加速度传感技术的研究

证明了光纤适合对加速度场的感知,研究了干涉型全光纤加速度地震检波器,得出光纤的应力应变和被测信号加速之间的关系,综合考虑全光纤加速度地震检波器灵敏频带的要求设计了变化光纤的长度和质量的大小和形状。采用交流相位跟踪零差检测的方法,使振动信号以电的形式得以真实地再现。研制的全光纤加速度地震检波器样机,具有抗电干扰、测量频谱范围宽,检测灵敏度高等优点,且输出信号与待测信号波形一致性好。用压电陶瓷同时完成了相位调制与误差补偿;利用干扰端面镀膜技术提高了反射光能量;采用双横向限制簧片有效地限制了质量块的横向振动。