基于FBG传感系统的可调光滤波器非线性研究

采用光纤布拉格光栅(FBG)传感系统研究压电陶瓷(PZT)驱动法布里-珀罗(F-P)型可调谐光滤波器(TOF)的非线性特性。基于多光束干涉理论建立了TOF的非线性模型,推导了透射带波长和自由光谱范围(FSR)对驱动电压的非线性响应;基于FBG传感系统测试了F-P型TOF的波长非线性,并采用多项式拟合对其进行描述,实测F-P型TOF波长的非线性误差最大为1.006 nm;基于F-P型TOF的非线性模型,研究了其波长定位误差,并提出采用参考光栅的方法降低波长定位误差。实验表明,F-P型TOF的波长随机误差可由73～81 pm降至12 pm以下。     

用于FBG解调的光纤F-P可调滤波器温漂抑制

光纤法布里-珀罗可调滤波器(FFP-TF)是组成光纤布拉格光栅(FBG)传感器解调系统的核心器件之一,其稳定性对解调精度的提高至关重要,而温度漂移是影响其稳定性的关键因素之一。针对实际应用中遇到的FFP-TF温漂问题,分析了温漂产生的原因和滤波器在给定驱动电压下中心波长随温度的变化关系,提出了一种温度控制与参考光栅相结合的复合温漂抑制方法,实验分析了相应温控装置的性能并将其成功用于FBG压力传感器的信号解调系统中。结果表明,基于该温漂抑制方法的FFP-TF解调方案,可广泛应用于FBG传感器系统中。     

基于F-P滤波器的多波长时钟提取

提出一种简单的全光单一链路的多波长时钟同时提取方案。利用Fabry-Perot(F-P)滤波器对波分复用(WDM)系统中多波长的归零(RZ)码信号进行时钟提取,滤波器后面接半导体光放大器(SOA)对F-P滤波器提取出的时钟进行整形处理,通过实验证实了用F-P滤波器对两路不同波长的10 Gbps信号时钟提取的可行性以及同一SOA同时处理双波长时钟的能力,两路提取时钟的单边带相位噪声分别达到-82.815和-83.072dBc/Hz@10 kHz。     

高速光纤光栅解调的寻峰算法研究

提出了一种应用于2 kHz高速光栅解调的寻峰算法,给出了该算法对连续光栅反射光峰的解调结果,分析了算法误差和相关影响因素。研究发现,在算法输入信噪比较好的情况下,连续15个光栅的平均解调误差小于0.3 pm,而信噪比较差的情况下,则解调误差大于1 pm,由此可见,算法输入信噪比是影响寻峰精度的决定性因素,在算法输入信噪比较好时该文提出的算法有效地提高了寻峰精度,完全满足实际工程要求。     

调谐滤波器的失谐分析及调谐方法

详细分析了同轴滤波器的失谐原因，提出了多腔同轴滤波器的分腔调谐法和增加补偿结构的连动调谐法。此两种调谐法能使ＵＨＦ频段同轴滤波器调谐范围达８００ＭＨＺ以上。     

基于F-P干涉的膜片式光纤压力传感器的设计

本文设计了一种基于Fabry-Pérot(F-P)干涉的膜片式光纤传感器及其压力信号测量方案.基于光学干涉理论对该F-P腔的反射信号进行计算与分析,得出在不同端面反射率下,该F-P腔的反射信号与干涉腔腔长的对应关系.该F-P腔选用弹性金属膜作为外参量的感应面,通过金属膜片的形变来调整F-P干涉腔的腔长参数,调整了光纤F...     

基于高精细度F-P滤波器的40Gb/s全光时钟提取

提出了一种基于高精细度Fabry-Perot(F-P)滤波器的全光时钟提取方案,并进行了实验验证。为了实现对信号波长无关的特性,系统利用光纤中交叉相位调制(XPM)效应对输入信号进行正码波长变换,使变换后的波长始终与F-P滤波器的透射峰精确对准。采用精细度为1 012的高精细度F-P滤波器提取时钟,并利用半导体光放大器(SDA)的自增益调制(SGM)效应进一步抑制时钟信号的低频噪声,保证了高质量的时钟输出。实验中,利用这种装置对40 Gb/s归零(RZ)码信号进行了时钟提取,得到了抖动为285 fs的高质量40 GHz时钟信号,验证了方案的可行性。     

电力滤波器参数的优化选择

本文从电力滤波器参数选择涉及到的技术指标、安全指标出发确定单调谐滤波器中电容器的额定电压,单调谐滤波器组的容量和最优分配各单调谐滤波器的容量,电抗器的偏谐振率以及使滤波效益最佳的滤波电阻。确定出高通滤波器的容量,截止频率、品质因数和电容器的额定电压。以上所有参数的选择已编成程序,并能在程序中进行多方案比较、实例分析。     

基于降阶滤波器的锁相方法

准确、快速检测电网相位是并网变流器的关键技术,目前常用的闭环锁相技术普遍存在动态延时长、滤波算法复杂、在电网受谐波污染时锁相精度低等问题.针对上述不足,研究了降阶滤波器及其分序机理和实现方法,在此基础上,研究了基于降阶滤波器的锁相方法,并整定了环路滤波器的参数.实验结果表明,所研究的锁相技术在电网电压跳变的情况下,相位...     

用于FBG传感器波长检测的光谱重建法

提出了一种基于低通滤波和曲线拟合的光谱重建法,用于光纤光栅传感器波长检测,能兼顾高精度与实时性要求．仿真和实验结果表明,波长检测精度比直接寻峰提高了一个数量级．     

可调激光边沿滤波解调光纤光栅实时应变测量

提出了利用波长可调谐激光器对光纤光栅进行边沿滤波解调的新方法，该方法可实现多个测点动态应变的实时监测。实验将多个“贴片式”光纤Bragg光栅应变传感器固定在武汉长江二桥箱形梁的选定点上，这些应变传感器通过光缆串联并接回监控室，在监控室内使用可调谐半导体激光器做光源，利用边沿滤波解调原理，对多个测点的动态应变进行实时测量，得到这些测点的动态应变波形，取得了很好的实验结果。该解调方法适合于进行多点的实时应变测量，克服了边沿滤波解调只能进行单点测量的缺点。     

光纤光栅振动传感器的振动理论分析

为了分析光纤布喇格光栅振动传感器的振动理论,对所建立的物理模型采用了等效刚度变换。首先,根据光纤布喇格光栅振动传感器的振动特点,将其近似为单质点的弦振动模型,然后对其进行等效刚度变换,将其等效为简单的弹簧-质量系统,最后对具有粘性阻尼系统的受迫振动进行了理论分析,通过计算阻尼比,求出该系统的最大振幅和光纤光栅中心波长最大变化量。理论计算和实际测量结果表明:光纤光栅振动中心波长变化量在同一个数量级,能满足基于光纤布喇格光栅振动传感器的周界入侵报警系统的实际应用需要。     

Improvement and Implementation of Embedded Fiber Bragg Grating Sensor Signal De-module

This paper focused on high-precision demodulation of wavelength shift of FBG sensor. Fiber tunable F-P filer was used as a demodulation method. 32-bit embedded processor ARM9-S3C2440 chip was used as the main controller and simulated annealing algorithm was realized on ARM to demodulate wavelength signal. Simulation results show that the simulated annealing algorithm is reliable to process analog signals on ARM chip and significant performance is achieved such as saving bandwidth, increasing the amounts of reusable fiber grating sensors in sensor system and speeding up data processing.     

光栅法和法布里－珀罗干涉仪法实时测量激光波长的对比研究

从理论上分析了光栅法和Ｆ—Ｐ法实时测量激光波长的优劣性，提供了两种方法的实验照片和实验数据，从而说明了两者实时测量激光波长的可行性．     

光纤布拉格光栅应力传感技术研究与应用

介绍了光纤布拉格光栅测量应力的原理,论述了国内外光纤布拉格光栅在应力测量方面的研究与应用.分析了制备工艺、聚合物封装、化学蚀刻、复合材料封装等对光纤布拉格光栅在测量范围、测量精度、工作寿命、多路复用以及实用性方面的影响.指出了光纤布拉格光栅要在实际中得到更广泛的应用,仍需作更多的研究,找到简便易行的封装方法,从而实现更高精度、更大范围的信号检测.     

一种基于无线视觉传感器网络的分布式多目标跟踪滤波算法

本文提出基于积分卡尔曼滤波的无线视觉传感器网络的分布式目标跟踪算法,用于从多个监控数码相机中汇总跟踪结果,然后通过中央处理器处理数据,返回到各个数码相机中,从而优化目标跟踪。无线视觉传感器网络是一个重叠视觉领域里的一个多监控摄相机网络,重叠视觉领域里有同样的目标经过,通过交换它们当地的目标位置和速率的估计值,在估计的过程中,每个加入的摄相机通过一致性算法汇总收到的状态。仿真结果表明,多个数码相机对目标预测的真实状态值要比单个数码相机预测值更精确。     

基于光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法

目的 为有效对钢筋腐蚀程度进行监测,提出一种关于实时监测钢筋腐蚀的新方法.方法 在钢管封装的光纤光栅应变传感器的基础上,将封装好的光纤光栅应变传感器表面涂抹一定量的锈转化涂料,采用通电加速锈蚀的方法加速钢筋腐蚀,对其进行试验.结果 钢筋腐蚀后,铁锈与涂料反应生成的具有一定厚度的混合物质对传感器产生一定大小的挤压力,使其反射波长产生变化,进而判断出钢筋的锈蚀程度;同时,生成的混合物质会牢固附着在传感器表面,对传感器起到保护作用,使其在监测后期成为耐腐蚀光纤光栅传感器.结论 使用该种方法制成的传感器可用于钢筋腐蚀的早期监测,在后期成为耐腐蚀传感器后,有效地提高了光纤光栅传感器在腐蚀环境下的使用寿命和存活率.     

光纤光栅传感系统的信号解调方法研究

讨论了光纤光栅解调的基本原理,分析了常用解调方法的工作机理、性能和特点,分别给出了其典型的实验原理图;并对各种解调技术的优点和缺点进行了论述,提出了一种较有前景的解调方法,给出了其信号处理电路原理框图,为解调系统的设计提供了依据。     

基于波长扫描极值解调法的FBG温度检测系统

光纤光栅波长偏移检测技术是光纤光栅传感系统的关键技术之一。探讨用LabVIEW编程实现基于波长扫描极值解调法的FBG波长检测系统,利用可调谐激光器具有编程控制的功能,系统在光源输出不同扫描步长的条件下测试了FBG的温度特性。比较两种峰值计算方法的优缺点。实验结果表明:解调系统具有很好的稳定性。     

新型光纤Bragg光栅地震检波器的研究

针对石油地震勘探过程中检波器易受外界干扰，灵敏度低，测量范围小以及检波器材料的缺陷导致勘察质量不高的局限性等诸多缺点，利用光纤Bragg光栅传感的优点，研究并提出了一种新的光纤Bragg光栅检波器，通过模拟实验，结果表明，用光纤Bragg光栅做成的检波器不仅频带宽，稳定性好，而且灵敏度高，是一种理想的地震勘探仪器。