耦合型光纤振动传感器设计与分析

根据单模光纤耦合器的耦合比对耦合区长度变化敏感的特点,提出了一种耦合型光纤振动传感器,并设计了相应的解调系统对传感器的响应进行光电转换和信号处理.为了验证耦合型光纤振动传感器的性能,把一个动圈式振动传感器同时放置在试验台上,用橡皮锤敲击试验台,两个传感器的测量结果相吻合.实验证明,耦合型光纤振动传感器能够满足振动测量的要求.     

一种探测激光超声的光纤传感器设计与应用

设计了一种基于单模光纤双折射效应的光纤超声波传感器;在分析光纤双折射效应原理的基础上提出了螺旋型和平行型绕制传感器的方法。利用该传感器对不同厚度金属材料中的超声波进行了测量。实验结果表明,该传感器具有较宽的频响(大于10MHz)和较高的响应灵敏度。实验还发现,螺旋型探头对点源激发的超声脉冲的测量结果十分理想;而平行结构的探头更适合于线源激发的超声脉冲的测量。     

基于光纤F-P传感器的激光超声测量虚拟仪器设计

传统超声检测仪器开发周期长,成本高,扩展性能差,已无法适应现代激光超声检测技术的发展.本文设计了非本征光纤F-P传感器,建立了基于光纤传感技术的激光超声测量实验装置,研制了测量材料物理参数的可视化虚拟仪器软件,采用峰值间距法实验测试了铜试样的声速和厚度.结果表明,光纤F-P传感器能有效用F超声信号的探测.开发的激光超声...     

光纤传感器的复用与数据融合

由于光纤传感器中存在交叉灵敏度,阐释传感器的测量及其相互关系是一个重要的课题。采用数据融合技术,对来自不同光纤传感器的信号进行综合处理,建立了分离光纤传感器中的时变耦合信号模型,即多光纤传感器的复用和数据融合的模型。在强度调制、时分调制、光栅调制和相位调制光纤传感器中,引入传感器、传感模型、复用和数据融合等四个层面的数据融合技术以分离时变耦合信号。     

基于光纤光栅传感的变压器绕组温度检测系统

传统温度传感器受到周围环境因素的影响很大,系统采用抗干扰能力强并且对温度极其灵敏的光纤光栅传感器.利用光信号的测量和传输,再解调成温度信号.分析了光纤光栅传感器的原理和系统构成,介绍了软件和硬件的实现.最后的实验结果证明了系统具有较高的测量精度,可满足变压器绕组高精度温度测量要求.     

基于光纤激光传感器的双频超声测量

提出一种基于分布布拉格反射式(DBR)光纤激光传感器用于液体环境中的双频超声测量系统。选用3MHz和7MHz的双频超声信号,通过改变调频指数,获得了四种不同情况下DBR光纤激光器的频谱输出,与理论分析相一致。结果证明,DBR光纤激光传感器可以用来检测双频超声信号。     

双环形腔复合瑞利后向散射式光纤转动传感特性

基于A.Kung等所提出的后向瑞利(Rayleigh)散射式光纤转动传感原理,提出了一种双环形腔复合的Rayleigh后向散射式光纤转动传感器(RBFORS)新结构.利用两个2×2单模光纤耦合器,建立了复合双环形腔Rayleigh后向散射式光纤转动传感器的理论模型.通过计算机仿真,给出了用光时域反射计(OTDR)探测到的光纤转动传感器输出信号的特性,利用优化的环长和分光比两结构参量,分析了模拟结果.选择双环的长度分别为1500 m和1078 m,2×2光纤耦合器的耦合系数分别为95.23%和94.88%构建了测试系统,对不同转速所探测到的Rayleigh后向散射信号进行测量,得到了实验结论与理论相一致的结果.双环的采用,提高了测量信号的强度,增加了测试的有效数据,使其更有利于识别,提高了转速测量的精度.     

基于长周期光纤光栅的光纤液位传感器

为了测量液位在警戒值附近变化的情况, 采用新款光纤熔接机制作了一种基于锥形结构的长周期光纤光栅测量液位的光纤传感器, 对传感器进行了理论分析, 搭建了液位传感实验系统, 根据传感器对外界环境的折射率灵敏度, 测量浸没在液体中的光纤长度。结果表明, 在0 mm~12 mm的液位测量范围内, 光纤液位传感器的峰值波长灵敏度和透射功率灵敏度分别是0.700 nm/mm和1.377 dB/nm。该传感器对液位变化测量较为准确, 且采用刻栅方式可有效解决传统长周期光纤光栅中存在的非对称模耦合和偏振依赖性高等问题, 同时具有制作简单、成本低和应用前景广泛等优点。     

保偏光纤环形谐振腔研究

报道了一种用于角速度测量的光纤谐振式传感器保偏光纤环形谐振腔的研究,给出了测量的原理、实验装置和实验结果.根据计算和实验结果,对影响系统性能的几个重要光学参数进行了设计和优化.该谐振腔已在传感器系统中得到应用.     

《学报》与我们共同成长

研究了一种基于长周期光纤光栅的振动传感器波长解调方法,可解调波长范围为1 522～1 538 nm.宽带光源的出射光经光纤布喇格光栅反射后,入射到长周期光栅,经长周期光栅调制后光纤布喇格光栅反射光强会发生变化.通过对谐振波长处光功率的探测,实现光纤布喇格光栅静态、动态信号的监测.通过温度测量实验对监测系统进行标定,实验中光纤布喇格光栅传感器波长偏移量与系统输出电压成线性关系,比值为0.01 nm/mV.将传感器粘贴于铝板表面,采用该系统解调简支铝板结构的微小振动引起的波长变化.系统采集到的动态信号时域波形及频谱与涡电流位移计的测量结果相吻合,表明该系统可实现1 kHz以上的动态应变测量.     

肝癌患者血清瘦素表达及其临床意义

目的探讨肝癌患者血清瘦素（Leptin）的变化及其意义。方法研究分肝癌组（104例）、肝癌术后组（86例）及正常对照组（100例），采用全自动生化分析仪检测各组血清中总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、碱性磷酸酶（ALP）及总胆红素（STB）等生化指标并用放射免疫法检测Leptin及甲胎蛋白（AFP）。结果与正常对照组相比，肝癌组血清TG、TC、ALP、STB、Leptin、AFP及肝癌术后组TG、Leptin、AFP含量均显著升高（P〈0．05），同时与肝癌组相比，肝癌术后组Leptin、AFP含量明显降低（P〈O．05），TC、TG、ALP、STB含量无明显改变。Leptin与TC、TG呈正相关，而与AFP、ALP、STB无相关性。结论Leptin参与肝癌的发生发展，其作用机制可能与促进肝癌组织新生血管形成有关。     

耦合型光纤应变传感器用于汽车动态称重研究

提出了一种耦合型光纤应变传感器的设计和应用于汽车动态称重的方案,制作了耦合型光纤应变传感动态称重仪,对基于耦合型光纤应变传感器的动态称重系统进行了静态和动态测试.对测得的信号进行小波变换和消噪处理,取得了有价值的试验数据.现场测试数据分析表明,系统的测量误差为2.03%,称重分辨率为2.5 kg,能满足动态称重的需要.     

Doppler effect-based fiber-optic sensor and its application in ultrasonic detection

Based on the Doppler effect of light wave transmission in optical fiber, Doppler effect-based fiber-optic (FOD) sensor possesses outstanding advantages in acquiring vibration/acoustic waves with high sensitivity. Furthermore, when shape of the FOD sensor was properly selected, its sensitivity was bonding direction-independent, namely non-directionality. In this paper, characteristics of the FOD sensor were investigated for the purpose of ultrasonic detection. A piezoelectric wafer was applied as an actuator to excite Lamb waves, a kind of ultrasonic wave, in an aluminum-alloy plate. Features of the ultrasonic wave signals, collected using a number of spiral FOD sensors with various inner diameters and outer diameters, were compared to investigate characteristics of FOD sensor. Amplitude curves of the FOD sensors were hereby obtained for the future applications in ultrasonic acquisition. The results demonstrated that sensitivity of the spiral FOD sensor with longer optical fiber length was higher than that with shorter fiber length.     

传感信号在接入网中传输的技术分析

文章提出了光纤通信网与传感网融合的设想,即利用已有光纤接入网的通信信道,让传感网络发出的传感信号在光纤接入网中传输.首先分析了这种设想的可行性,然后提出了按固定帧复用的方式对传感信号和通信信号进行耦合,并根据已有光纤接入网的结构建立了该系统的网络基本结构,重点分析了传感信号与通信信号复用时的时隙及带宽分配问题.     

An ultrasonic fiber-optic hydrophone incorporating a push-pulltransducer in a Sagnac interferometer

A theoretical and experimental analysis of a push-pull acoustic transducer incorporated in a Sagnac interferometer is presented. The transducer is optimized for detection of ultrasonic signals in the frequency range 0.4-1.5 MHz. Two different configurations are investigated. In one, the sensing fiber forming the transducer constitutes the total loop length, and in the second an additional delay coil is included in the middle section of the Sagnac loop. In the latter we demonstrate experimentally noise-equivalent pressures of 36-43 dB re. 1 μPa/Hz^1/2 in the frequency range 0.4-1.0 MHz. An approximate theoretical model is presented, and we obtain reasonable agreement between theory and experiment for both the frequency-dependent noise equivalent pressure and the directional responsivity of this push-pull acoustic fiber-optic sensor     

局部放电超声波在电机定子中传播的仿真分析

采用超声传感器进行发电机定子局部放电点的定位研究中,存在着超声信号检测不明显或无法检测的问题.该文对发电机中有利于传感器接收超声信号的位置分布规律进行研究,通过ANSYS Multiphysics进行发电机定子模型声场仿真,获得超声信号在发电机定子外壁的声压分布图,从而提出了适用于发电机局部放电点定位的传感器放置方法,为电机定子绕组局部放电定位的后续研究奠定基础.通过将仿真结果与实验检测结果进行对比发现,仿真得到的声压分布与实验检测结果相近,从而证明了该文所得结论的有效性.     

A simple fiber-optic vehicle axle detector for roadways

This paper presents a fiber-optic vehicle axle detector for roadways. It is based on a fiber-optic Michelson interferometer that is mounted directly into the road surface. The fully dielectric design allows for remote operation of the sensor via a long section of optical fiber. A simple signal-processing scheme of the output signals has been adopted that allows for reliable detection of commercial and personal vehicles.     

基于Michelson 干涉仪的光纤分布式扰动传感器

提出并研究了基于Michelson 干涉仪的应用于检测时变扰动的光纤分布式传感器。所提出的光纤传感器由两个Michelson 干涉仪和一个光纤延迟环组成。扰动作用在传感光纤上,引起传输光波相位的调制作用,可以通过该传感器进行检测并得到扰动的位置信息。通过光电探测器对干涉信号进行接收。对接收到的信号进行隔直,并通过求取峰峰值的方法对隔直后的信号进行预处理。通过希尔伯特变换、相位去包裹和三角函数运算可以提取出预处理信号中包含的相位信息。最后,通过频谱分析和相应的数学运算可以实现扰动的定位。在20 km 的监测距离内通过实验验证了传感器的可行性。所提出的光纤传感器具有实时性好、抗偏振性、低成本的独特优势。     

Serially multiplexed dual-point fiber-optic acoustic emission sensor

Development of a serially multiplexed fiber-optic acoustic emission (AE) sensor is described. The sensor detects AE events in real time at two different points along the length of an optical fiber. The time-domain waveform contains signals from the two locations, and a method is introduced for identification of the signals. Detection and identification of signals along a single data stream reduces the data-acquisition rigor and provides for rapid real-time damage location detection in materials. The sensor consists of two optical fiber coils along an arbitrary length in a Michelson interferometer arrangement. The formulations involve the methodology for tagging of the time-domain signals. The process leads to matching of the arrival times in the waveform to the individual coils along the length of the optical fiber. The waveform is detected at the quadrature point for maximum sensitivity. A bias is created through differentiation and superposition of the waveform to accomplish signal identification. The experimental program involved proof of concept tests by way of damage location detection along the lengths of individual composite rods. Conventional piezoelectric transducers were also employed for comparison of results.     

干涉分布式光纤水下长输气管道泄漏检测系统设计

介绍了一种基于马赫曾德尔和萨尼亚克混合干涉仪原理的分布式光纤干涉测量架构,可实时对管道进行泄漏检测和定位。阐述了该架构的检测原理和泄漏点的定位方法,并利用小波变换算法对采集的泄漏信号进行分析处理。对全长为3.994km的感测光纤进行了管道泄漏检测实验并重复做了10次测试实验。实验结果表明,该系统运行稳定且泄漏检测的最大相对定位误差为1.47%。