光纤布拉格光栅在光脉冲压缩中的应用

光纤布拉格光栅(FBG)由于其独特的光学特性和灵活的设计特点,在光通信系统中有着广泛的应用,包括光脉冲压缩、全光开关、全光复用/解复用器、色散补偿器和光存储等等.文章主要对FBG在光脉冲压缩中的应用进行了分析,并对几种压缩器的结构、原理和性能作了介绍.     

光纤光栅周界告警系统在地铁中的应用研究

文章介绍了目前在地铁中应用的主流的周界入侵告警技术,对各种技术方案进行了详细比选,以光纤光栅周界告警系统为例,阐述了它的工作原理和在地铁中的误报率低、抗干扰性强、维护工作量小等应用特点,并通过实际测试进行了可靠性的验证。通过一系列的分析,文章总结出应根据实际需求选取合适的告警技术,为后续地铁线路周界告警系统的建设提供了一定的参考和借鉴。     

光纤布拉格光栅传感解调中的寻峰算法

分析比较了光纤布拉格光栅(FBG)传感解调系统的6种寻峰算法:蒙特卡罗(Monte Carlo)算法、直接比较法、二次插值数值微分法、一般多项式拟合法、多项式-高斯公式拟合法和高斯公式非线性曲线拟合法。通过分析算法理论误差,结合算法仿真和实验研究,给出了算法误差及相关影响因素。研究发现输入信号的信噪比与寻峰算法的算法误差呈线性关系,相同条件下,高斯公式非线性曲线拟合法获得的精度最高。在光纤布拉格光栅传感实验系统中,对于信噪比为40dB的输入信号,算法的寻峰精度可达到0.44pm。结果表明,算法输入信噪比是影响寻峰算法中算法误差的决定因素,寻峰算法中的最佳算法为高斯公式非线性曲线拟合法。     

光纤布拉格光栅传感器网络映射算法研究

采用目前方法获取光纤布拉格光栅传感器网络映射结果时,存在映射效果较差的问题。为此,提出了光纤布拉格光栅传感器网络映射算法研究的方法。首先对光纤布拉格光栅传感器的传感原理进行分析,并以分析结果为基础,建立基于BP神经网络的网络映射问题模型。通过对该模型内的节点综合能力和影响因子进行分析,获取有利于光纤布拉格光栅传感器测量性能的优化结果。将两组传感器优化结果分别代入虚拟网络映射模型中,利用模型的节点可靠感知性原理,实现光纤布拉格光栅传感器网络映射。实验结果表明,所提方法在小规模场景下的通信请求率和平均计算请求率分别为87%和16%,在大规模条件下的平均通信请求率和平均计算请求率分别为91%和9%,表明所提方法的网络映射效果较好。     

光纤布拉格光栅中心波长检测中的寻峰算法

为了寻找一种更好的FBG(光纤布拉格光栅)中心波长检测的寻峰算法,采用LabVIEW技术和MATLAB技术完成了FBG解调系统中9种寻峰算法的编写和调试,并对各种算法的参数及其优劣进行了分析比较.通过对仿真信号及实测FBG信号的误差分析,结合实验研究和算法仿真,给出了算法误差及相关影响因素.结果表明,最佳寻峰算法为高斯...     

智能实验室全光纤防区型光栅周界入侵报警技术

智能实验室入侵检测报警系统的无线探测器抗干扰能力差,表现为同频干扰时容易造成误报。且系统的层级较多,导致传输数据的时间较长。因此,提出智能实验室全光纤防区型光栅周界入侵报警技术。分析光栅入侵检测原理,采用改进阈值函数的小波去噪算法,采集光纤布拉格光栅信号。引入局部最小值遍历和逃逸方法,改进并训练BP神经网络。将预处理后信号输入训练后的BP神经网络,实现智能实验室全光纤防区型光栅周界入侵报警。实验结果表明,所提方法的信号去噪能力较强,精确率、召回率和F1值均高于95%,且参数数量和浮点运算次数较少。     

基于光谱奇偶函数分解的光纤布拉格光栅峰值检测

提出一种采用光谱奇偶函数分解的光纤布拉格光栅(FBG)光谱峰值检测算法,并进行了实验验证。FBG光谱是波长λ和光强P(λ)的函数,沿λ轴逐点移动光谱,使光谱与P(λ)轴相交;并将每个移动点下光谱分解的奇函数的最大值作为特征值。上述特征值的最小值所对应的λ即为FBG光谱的中心波长。采用非对称高斯函数叠加高斯白噪声建立FBG光谱理论模型;对FBG传感器依次施加线性递增的轴向拉力。然后使用所提算法计算理论模型和实验FBG光谱的中心波长,结果表明,与传统算法相比,该算法能够更快、更准确地检测出FBG光谱的中心波长。     

基于相关系数的经验模态分解算法的改进

由美国国家航空航天局（NASA）的Huang等提出的Hilbert-Huang变换（HHT）是一种先进的时频分析方法,但在经验模态分解（EMD）过程中存在虚伪IMF分量针对这一问题,提出利用分解出的各个内建模态函数和原信号的相关系数去除虚伪分量的方法。并计算去除虚伪分量后的重构信号与原信号的相关系数,仿真和实验结果表明,采用该方可以有效的除去虚伪IMF分量。     

布拉格光纤光栅及其在火箭状态监测中的应用探讨

针对火箭状态监测系统中需监测的状态参数多、测量点分布广、抗电磁辐射要求高等特点，探讨了采用布拉格光纤光栅传感器(FBG)构成全光纤型、多参数、分布式传感网络的可行性，给出了FBG传感网络中的光信号发射、传感以及信号解调与数据处理等模块的具体构成。分析了目前FBG用于火箭状态监测中存在的问题及解决途径。     

基于波分耦合器的光纤布拉格光栅温度传感器在汽车中的应用

介绍了现有汽车中进气温度传感器的工作原理.针对其存在的缺点,提出了将光纤布拉格光栅温度传感器应用到汽车中的设想,并通过比较选择线性边带滤波法作为解调方法.通过实验测定光纤传感器完全可满足汽车中传感器的要求.     

添加自适应高频谐波的改进经验模态分解算法

提出了一种改进的添加自适应高频谐波进行经验模态分解(EMD)的算法,减少了EMD原始算法中频谱混叠现象。通过对原始信号的预处理,自动提取出原始信号中包含的最高频率分量,并根据提取出的频率分量进行高频谐波添加。仿真验证了添加自适应高频谐波的EMD算法,可有效减少EMD算法中频谱混叠现象,同时解决了高频谐波添加中频率难以确定的问题。     

空气-石英结构光纤中的布拉格光栅

报导了用193nm双光子吸收在带有纯石英芯的空气-石英结构光纤中进行光栅写入。观测到传播损失随辐照减小。得到了特征生长曲线。     

经验模态分解结合频谱质心的方法在油管入侵信号诊断中的应用

在输油管道的安全防范系统应用背景下,针对传 统方法诊断光纤采集到的入侵信号准确率不高的问题,提出一种基于经验模态分解(EMD)算 法和频谱质心(SC)的入侵信号诊断方法。首先将采集到的原始入侵信号通过EMD进行 分解,分离含噪最 多的特征模态函数(IMF)分量,再组合剩余的IMF分量形成重构信号,对重构信号进行希尔伯 特变换(HT)得到希尔伯特谱,计算它的SC,进一步识别入侵信号和干扰信号。 通过对油管振动信号进行实验,本文方法对于每种入侵信号和干扰信号的诊断准 确率均在90.00%以上,整体的诊断准确率达到97.17%。对于该组油管振动信号, 同时运用奇异值分解(SVD)法进行诊断并将其结果与本文方法的诊断结果进行对比,整 体上本文方法的诊断准确率比SVD法高出19.00%。仿真实验结果表明 ,本文方法能有效诊断入侵信号,并且诊断效果明显优于奇异值分解法。     

聚合物光纤布拉格光栅在固体火箭发动机大应变测量中的应用

论证了聚合物光纤布拉格光栅(POFBG)在固体火箭发动机(SRM)纤维缠绕壳体大应变测量中应用的可行性。介绍了POFBG的制作和应用情况,阐述了POFBG传感方面的工作。建立了POFBG的应变模型、温度模型和湿度模型,分析了应变参量、温度参量、湿度参量对反射波长漂移量的影响,并提出了应变参量与湿度参量、温度参量分离的方案。通过MATLAB,对应变、温度和湿度变化进行了数值仿真。结果表明:反射波长随应变的增加而增大,随温度的升高而减小,随湿度的增加而增大,并受到温度和湿度的交叉影响,这与文献报道的实验结果比较吻合。文中的研究有益于进一步开展聚合物光纤光栅在SRM纤维增强复合材料应变测量中的研究。     

多防区光纤周界安防系统及入侵快速判定算法

基于迈克尔逊干涉仪,利用法拉第旋光反射镜克 服偏振诱导信号衰落,同时结合现场可编程逻 辑门阵列(FPGA),设计开发了多防区光纤周界安防系统,实现了对多个防区同时进行 独立监控。系统结 构简单,成本低廉,可扩展性强。从入侵和环境噪声引起的扰动信号的时域特征出发,提取 了 每帧信号的过门限率、一组信号的报警帧个数和一组信号最大值和最小值的比值差 异系数3个特征参量,进而提出了入侵快速判定算法,降低了系统由于外界轻微扰动、风雨 等环境因素导致的误 报,提高了系统的准确性和实时性,以期实现快速准确判断外界是否存在入侵扰动的目的。 实验结果表明,系统报警准确率为90%,漏报率低于2%。     

光纤布拉格光栅压力传感技术与应用进展

光纤布拉格光栅（FBG）压力传感器具有水下无源、耐腐蚀、重量轻、成本低和抗电磁干扰等优点,应用广泛。文章简要介绍了FBG压力传感的基本原理,概述了FBG的写制技术、压力传感及增敏技术、温度补偿技术的发展现状,总结了近几年FBG压力传感器在海洋深度、湖泊液位测量、油气管道压力测量和岩土压力监测领域的应用进展,最后对FBG压力传感技术进行了展望。     

光纤布拉格光栅应变传感器应用现状和未来

如果你驾驶运货车驶过新墨西哥州拉斯克鲁塞斯的Ｉ－１０大桥,卡车的重量会引起大桥的稍微形变。一个由６７个光纤传感器组成的列阵贴附于大桥下的钢质工字形（Ｉ形）梁上,总是在测量由这个形变引起的应力（伸长情况）。这种传感器是作为海军研究实验室和新墨西哥州立大学之间的联邦高速公路管理联合计划的组成部分而安装的,其目的是演示光纤传感器在监视交通流量方面的应用以及桥梁结构的良好状况（图１）。传感器测定通过桥梁的重型卡车和超重卡车的数量以及由这种动态载荷引起的结构共振。有几类光纤传感器能感测结构应变,但目前以光…     

V-I传输矩阵方法在布拉格光纤光栅分析中的运用

介绍了V-I传输矩阵方法用于布拉格光纤光栅的理论分析,该方法通过参量变换将相邻薄层间的界面矩阵退化为单位矩阵,从而大大提高了计算效率。从传输矩阵出发,数学上推导出耦合模方程,证明了该方法的正确性,有助于加深对V-I传输矩阵方法物理机制的理解。数值模拟分析发现V-I传输矩阵方法具有计算快速、简单明了的优点。最后还指出V-I传输矩阵方法仅适用于短周期光纤光栅,若要运用于长周期光纤光栅,需要进一步理论修正。     

一种用于合成光纤布拉格光栅的全时域算法

基于离散的光纤布拉格光栅(FBG)模型,推导了时域内的传输矩阵和散射矩阵;根据因果分析,提出了一种全时域的FBG合成算法,它能直接在时域内计算已知FBG的冲激响应.这种算法在迭代求解的过程中仅使用了简单的变换和移位操作,并考虑了光在FBG中多个反射点间的来回反射,能适用于高反射率FBG的重构.FBG合成的数值模拟,证实了这种全时域算法的优越性.