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。     

基于光纤声发射传感技术的桥梁监测实验研究

光纤传感器耐久性好,体积小,质量轻,易于实现分布式检测,能满足桥梁等土木结构的实时健康监测.该文设计了一非本征光纤法布里-珀罗(F-P)传感器结构,分析了光纤F-P声发射传感机理,建立了基于光纤F-P声发射传感技术的检测系统,用于混凝土桥梁健康状况的实时在线检测.实验结果表明,该传感器结构简单,体积小,成本低,制作容易,能有效用于桥梁健康监测,易于实现商品化.     

DBR光纤激光器拍频传感及其组网技术研究

研究了基于单纵模分布Bragg反射(DBR)光纤激光器的拍频解调传感技术,并对其组网技术进行了探讨。由于光纤本身的固有双折射,DBR光纤激光器能够产生两种正交偏振模式的激光,而这两种偏振模式的频率差拍会在射频域形成对温度变化极为敏感的拍频(beatfrequency)。实验结果表明:在20～100℃的温度范围内,激光器拍频随温度的增加呈线性减小,其线性拟合度高达0.99981,拍频灵敏度为0.51063MHz/℃。这种偏振式光纤激光器具有高输出功率、高信噪比、低解调成本和窄输出线宽等特点,有助于构建大规模的光纤有源传感网络。参考近年关于光纤传感网络的报道,提出一种有源光纤环形传感网络的构想。     

双频干涉型光纤激光加速度传感器的指向性特性

矢量传感器可以共点、同步测量振速、加速度等矢量信息,且具有一定的噪声抑制能力,具有重要的应用价值。铒镱共掺双偏振光纤激光器已被证明可用于实现易解调、结构小巧、易于复用、高灵敏度的光纤传感器。针对此类传感器,本文提出一种加速度传感器结构,通过限制质量块的横向位移,实现了一种双频干涉型光纤激光加速度矢量传感器。除了具有双偏振光纤激光器的一系列优点外,该传感器还具有良好的“8”字形指向性,并在1 kHz以下具有平坦的频率响应特性,对于后续双频干涉型光纤矢量传感器的实现具有重要的指导意义。     

光纤传感器在飞行器结构健康监测中的应用

阐述了在飞行器结构健康监测领域应用的几种典型光纤传感器的工作原理.分别介绍了高密度光纤布拉格光栅应变传感器、长周期光纤光栅腐蚀传感器、光纤声发射传感器在飞行器结构疲劳裂纹、腐蚀、冲击损伤监测方面的应用.阐明了该领域进一步发展存在的关键技术问题.     

光纤激光磁场传感器灵敏度与拍频频率的关系

基于法拉第效应,正交双频光纤激光器已经被证明可用于实现磁场传感。但这种传感器对磁场的灵敏度与激光器初始的拍频频率相关。因此对这种传感器的磁场灵敏度与拍频频率的关系进行了研究。理论和实验结果表明,传感器对磁场的灵敏度与拍频频率间呈非线性关系,并且灵敏度随着拍频频率的减小而增大。该灵敏度存在一个由费尔德常数决定的上限值。对于实验中基于掺铒光纤制备的短腔光纤激光器,通过将初始拍频频率降至2 MHz,获得了激光器对磁场响应的最大灵敏度43 Hz/μT。此外,激光器初始拍频频率与抽运激光的偏振态也有关系。实验表明,通过调谐抽运激光的偏振态,可以动态地调谐传感器对磁场的灵敏度。     

基于法拉第效应的双偏振光纤激光磁场传感器的纵向空间响应

利用法拉第效应,正交双偏振光纤激光器已被证明可用来实现灵活小巧的磁场传感器。为了发展适宜的封装结构以优化对磁场的传感灵敏度,有必要研究双偏振光纤激光磁场传感器在磁场中的空间响应特性。对长度为21 mm的光纤激光器在磁场宽度为3 mm、5 mm、7 mm以及磁场强度为0.5 T、 0.75 T和1 T时的纵向空间响应进行了实验研究。研究表明,沿着双偏振光纤激光磁场传感器的纵向,其各个部分对磁场的空间响应是不均匀的。该空间响应的峰值出现在激光腔的中间并沿激光器纵向呈对称的高斯分布。这种空间响应的分布特性与光纤光栅的分布式布拉格反射有关。     

基于微滴腐蚀的微纳光纤Farby-Perot腔的折射率传感特性

为了实现高精度和高灵敏度的折射率测量,采用微米级氢氟酸液滴化学腐蚀的方法制作非对称的微纳光纤Fabry-Perot (FP)腔,具有波导尺寸小、损耗低、双折射率高和腔Q值高等优点。不同正交偏振方向的谐振模式对外界折射率变化具有不同的响应,沿光纤快轴方向的模式折射率灵敏度为133.8 nm/RI-unit,沿光纤慢轴方向的模式折射率灵敏度为117.1 nm/RI-unit,快慢轴方向的温度灵敏度均为11.99 pm/℃,通过光谱仪监测两束偏振光的波长差可实现温度独立的折射率测量。采用不同FP腔参数的光纤传感器进行实验研究,结果表明,光纤FP传感器腔直径越小,腐蚀占腔长比越高,其折射率灵敏度越高。     

具有32 GHz频差的掺Yb3+双频DBR光纤激光器

基于自制的双波长低反射率光纤光栅（FBG）作为分布式布拉格反射激光器（DBR）的输出端,实现了掺Yb3+双频DBR光纤激光器。该FBG的双波长间隔为0.12 nm,对应的频差为32 GHz。双频光纤激光器输出的两个波长分别为1 063.09 nm和1 063.21 nm,光谱信噪比大于60 dB。每一个波长只包含一个纵模。两个纵模的拍频信号为32.014 GHz,频谱信噪比大于35 dB。得益于光纤激光器本身具有结构紧凑,抗干扰能力强等特点,该型激光器有望作为高品质,小型化的微波信号源,用于微波传感和通信等领域。     

光纤法珀声发射传感器的双波长优化稳定方法

提出一种采用优化设计方法改进的双波长稳定方法,能解决光纤法珀声发射传感器输出信号衰减与失真问题。分析双波长稳定原理并建立稳定优化模型。设计光纤法珀声发射传感器的双波长稳定方案,采用1×2密集波分复用器产生两路处于正交状态的输出信号,波分复用器滤波波长用优化模型求解。试验结果表明这种稳定方法具有无源与精度高的优点,当法珀腔长度变化范围为0~2μm,双波长最大正交误差为11%,能满足光纤法珀声发射传感器工作点的稳定要求。     

单频分布布拉格反射光纤激光器及温度传感实验研究

报道利用Er∶Yb双掺杂光纤制作的单频窄线宽分布布拉格反射 (DBR)光纤激光器。在 980nm半导体激光器抽运下 ,当抽运功率为 75mW时 ,获得了输出功率为 2 3mW的单频激光 ,其中心波长为 1 5 5 7 5 2 4nm ,线宽小于 5MHz。利用制作的单频DBR光纤激光器构成光纤有源传感系统 ,进行温度传感实验研究 ,实验结果线性度很好 ,高信噪比和高输出功率使得该系统具有波长易于检测的优点     

光纤法布里珀罗声发射传感系统

实现了一种由多个光纤法布里珀罗传感器构成的声发射传感系统,可用于变压器局部放电的检测与定位.该系统利用光纤法布里珀罗声发射传感器实现信号采集,利用门限检测的方法实现信号检测,并通过计算信号达到不同传感头的时延差实现放电源的空间定位,具有传感头尺寸小、系统结构简单、抗电磁干扰性能强等优势.     

光纤传感技术的发展及应用

介绍了传光型光纤传感器与传感型光纤传感器的基本原理,阐述了强度调制型光纤传感器、干涉型光纤传感器、光纤光栅以及光纤声发射传感器的应用,提出了我国光纤传感技术存在的问题以及发展方向.     

一种监测钢筋腐蚀的光波导传感方法

本文提出一种用于混凝土结构钢筋腐蚀监测的光波导传感方案,该方案基于用金属膜层局部取代光波导的介质包层,构成腐蚀敏感膜,从而获取金属腐蚀信息。本文依据波导理论定性分析了该方案的腐蚀传感原理,提出了在光纤表面形成与钢筋材料相同的ＦｅＣ合金膜的电化学镀膜方法,通过引入化学镀银夹层充当电镀负极,解决了光纤与ＦｅＣ合金亲和性差的问题。在平板波导材料上研究了电化学镀膜工艺,并研制出含有Ａｇ 夹层的Ｆｅ－ Ｃ合金膜层的光纤腐蚀传感器,用多种加速腐蚀介质评价了该传感器的腐蚀传感特性,结果证实了所提传感方案的可行性。     

Fibre-optic load sensor based on polarimetric DBR fibre laser

A dual-polarisation distributed Bragg reflector (DBR) fibre laser sensor for measurement of transverse load is demonstrated by measuring beat frequency of the two orthogonal polarisation modes of the laser output. An orientation-dependent load sensitivity of up to 4.07 MHz/Nm^-1 has been achieved.     

光纤激光传感技术及其应用

超高灵敏度的信号探测在石油勘探、地震预报和安全监测等领域都具有重要的应用价值.近年来出现了一种以分布反馈(DFB)光纤激光器为传感元件的新一代光纤传感器,它具有尺寸小、输出激光信号极窄的光谱线宽和极低的噪声等优势,与高分辨率波长解调技术结合可以达到极高的探测灵敏度.介绍了在光纤激光传感技术及其应用技术方面的研究进展,包括线宽仅为3 kHz、尺寸仅为3.6 cm的窄线宽低噪声DFB光纤激光器的研制及其测试,波长分辨率达3.5×10~(-7) pm/Hz~(1/2)的超高分辨率波长解调系统,基于密集波分复用的光纤激光传感网络,以及相关技术在水声和地震波探测中的应用研究.     

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。