光纤混凝土机敏结构的研究

将光纤传感器埋入混凝土结构中，对结构内部的应力应变进行监测，从而保证结构的健康状况。文章研究了将两种外置式Fabry-Perot干涉型（EFPI）光纤传感器埋入混凝土结构，对结构内部的应变进行了测量，实现了光纤混凝土机敏结构的自诊断功能。     

光纤机敏建筑材料与结构的研究进展

本文介绍了光纤传感器埋入混凝土建筑材料与结构中的应用，包括结构状态监测与评估、实验应力分析、服务设施的管理及控制，并介绍了传感阵列输出信号的神经网络处理原理与技术。     

光纤传感器对混凝土结构钢筋腐蚀监测的研究

本文报道了光纤传感器用于混凝土结构钢筋腐蚀监测的实验研究结果。该传感方案基于用Fe-C合金膜局部取代光纤介质包层,构成腐蚀敏感膜,从而获取金属腐蚀信息。为了监测钢筋在实际混凝土结构中的腐蚀行为。本文提出了可以埋入到结构中的光纤腐蚀传感器（FOCS）,并对埋入工艺进行研究,通过人造裂缝将防冰盐（NaCl）溶液加入到混凝土结构钢筋处并进行加速腐蚀,用紧贴钢筋铺设的FOCS监测钢筋腐蚀过程中输出光功率的变化,结果表明FOCS输出光功率变化和腐蚀介质的pH值变化有良好的对应关系,并与腐蚀电化学理论描述相一致,证实了所提传感器方案的可行性。     

机敏材料中的光纤传感与信号处理技术

简述了机敏材料与结构内状态监测，损伤估计用光纤传感器，光纤传感阵列及其输出信号的人工神经网络处理原理、技术的研究进展和发展趋势     

压电埋入式混凝土应力及温度传感器

根据前期对埋入混凝土立方体模块中的压电陶瓷应力及温度特性，提出了一种旨在监测混凝土结构内部静应力及温度的压电埋入式应力温度传感器。该传感器以混凝土为基底材料，以压电陶瓷为敏感单元，通过测量压电材料中等效电路参数来反映混凝土结构中的静态或准静态应力及温度变化。同时，提出了一种新的方法来减小在传感器工作工程中由于应力-温度交叉传感导致的测量误差。该方法利用埋入混凝土中压电陶瓷材料特征频率对温度敏感而对应力不敏感的特性来修正等效电路参数的测量值。实验表明，这种方法可以将测量误差降低到5%以内，提高了测量的可靠性。为提高测量系统的通用性，并降低仪器系统的成本，建立了基于虚拟仪器方法的计算机数据采集、处理和分析传感器后端仪器系统。该系统集传感器标定、初始化、数据采集及结果显示为一体，能够高效地完成大量实际工程应用的需要。通过将该测量系统移植到笔记本电脑，还可以完成野外作业。     

智能金属结构中FBG传感器的埋入实验

智能金属结构具有自我感知、自我诊断的能力,它可以实时监测结构内部温度、应力的变化,以便及时发现事故隐患并采取相应措施.传感器是智能金属结构中的核心元件.如何将光纤光栅传感器成功地埋入到金属材料中是智能金属结构研究中的一个首要问题.该文阐述了光纤Bragg光栅的传感机理,提出用软钎焊的方法将镀有金属保护层的光纤布喇格光栅(FBG)埋入低碳钢中,并测得埋入后FBG传感器的温度传感信号.实验证明了该方法的可行性,为实现智能金属结构奠定了基础.     

新型智能结构中埋入式曲率光纤传感器的研究

研制了一种新型埋入式曲率光纤传感器,以结构的曲率变形对传感器的输出光强实现强度调制。提出了该传感器的传感机理,对传感器的结构作了改进。将此传感器埋入树脂基复合材料板内部,测量板的弯曲变形。设计了一种智能结构中光纤出口和入口处的新型结构和保护方法。利用此曲率传感器组成准分布式传感系统检测智能结构的形状变化,重建智能结构的形状。     

光纤应变传感检测的非线性有限元分析和试验

对埋入混凝土的Bragg光栅或Brillouin散射的光纤应变传感器，研究了光纤与基材间的细观力学和界面状态这一影响传感精度的首要问题。提出了采用非线性有限元分析此类界面的力学状态，并进行了界面切向刚度试验，得出了非线性分析的参数；给出了光纤-混凝土复合体中的应力分布，为混凝土的光纤应变传感检测提供了参考。     

压电埋入式混凝土应力及温度传感器

根据前期对埋入混凝土立方体模块中的压电陶瓷应力及温度特性,提出了一种旨在监测混凝土结构内部静应力及温度的压电埋入式应力温度传感器。该传感器以混凝土为基底材料,以压电陶瓷为敏感单元,通过测量压电材料中等效电路参数来反映混凝土结构中的静态或准静态应力及温度变化。同时,提出了一种新的方法来减小在传感器工作工程中由于应力-温度交叉传感导致的测量误差。该方法利用埋入混凝土中压电陶瓷材料特征频率对温度敏感而对应力不敏感的特性来修正等效电路参数的测量值。实验表明,这种方法可以将测量误差降低到5%以内,提高了测量的可靠性。为提高测量系统的通用性,并降低仪器系统的成本,建立了基于虚拟仪器方法的计算机数据采集、处理和分析传感器后端仪器系统。该系统集传感器标定、初始化、数据采集及结果显示为一体,能够高效地完成大量实际工程应用的需要。通过将该测量系统移植到笔记本电脑,还可以完成野外作业。     

压电埋入式混凝土应力及温度传感器

根据前期对埋入混凝土立方体模块中的压电陶瓷应力及温度特性,提出了一种旨在监测混凝土结构内部静应力及温度的压电埋入式应力温度传感器.该传感器以混凝土为基底材料,以压电陶瓷为敏感单元,通过测量压电材料中等效电路参数来反映混凝土结构中的静态或准静态应力及温度变化.同时,提出了一种新的方法来减小在传感器工作工程中由于应力-温度交叉传感导致的测量误差.该方法利用埋入混凝土中压电陶瓷材料特征频率对温度敏感而对应力不敏感的特性来修正等效电路参数的测量值.实验表明,这种方法可以将测量误差降低到5%以内,提高了测量的可靠性.为提高测量系统的通用性,并降低仪器系统的成本,建立了基于虚拟仪器方法的计算机数据采集、处理和分析传感器后端仪器系统.该系统集传感器标定、初始化、数据采集及结果显示为一体,能够高效地完成大量实际工程应用的需要.通过将该测量系统移植到笔记本电脑,还可以完成野外作业.     

光纤矢量水听器系统本底噪声的自适应抵消

本底噪声是制约干涉型光纤矢量水听器系统在低频远距离目标探测领域中应用的重要因素之一。为降低系统的本底噪声,提出了一种基于自适应噪声抵消的降噪方法。在光学系统中增加一个与传感迈克耳孙干涉仪结构参数相等的对声压不敏感的参考干涉仪作为参考通道,以获得由光源与电路等共同噪声源引入到各干涉仪的高相关噪声。然后,使用归一化均方根误差的自适应算法分别对声压及加速度信号中与参考信号高相关的噪声部分进行抵消。湖试数据的分析结果表明,该方案能够有效降低系统本底噪声,其中对电磁干扰带来的50 Hz倍频信号的抑制能力高达15~25 dB,对500 Hz以上的平坦噪声谱的抑制为3 dB左右。     

移动通信系统中光纤直放站的设计

移动通信系统引入光纤直放站后使基站接收端的噪声发生变化,通过对光纤直放站之间的传输距离分析以及引入光纤直放站后基站接收端的噪声变化分析发现,噪声增量主要由直放站增益和基站发射机至直放站的路径损耗决定,并进一步推导出光纤直放站的上行增益应比路径损耗小8 dB,而其下行增益的设计应充分考虑到系统上下行的平衡。最后,设计了系统噪声系数为3 dB,上行增益为30 dB,下行输出功率设为36 dBm的光纤直放站。实际投放后发现,网络盲区的比例减小到3.18%,说明该直放站的效果相当显著,并且性能稳定,与原基站兼容性好。     

光子晶体光纤陀螺热相位噪声研究

光子晶体光纤陀螺使用光子晶体光纤替代普通光纤绕制光纤环,是光纤陀螺的发展方向。光纤种类不同,其热相位噪声特性与传统陀螺存在差异。对光子晶体光纤陀螺光纤热相位噪声展开研究,利用有限元方法建立光纤模型及噪声模型,并搭建光源强度噪声抑制光路对热相位噪声进行测量,通过实验结果与仿真的对比,验证了模型的正确性。     

基于自适应卡尔曼滤波的光纤陀螺噪声系数估计方法

针对Allan方差法确定光纤陀螺ARW（angle random walk）噪声系数的一些不足,如大量存储数据、非实时处理、计算量大、耗时长等,提出了基于自适应卡尔曼滤波的光纤陀螺ARW系数在线估计方法.在角度随机游走、零偏不稳定性、角速率随机游走等主要噪声数学特性分析基础上,建立了光纤陀螺现代状态空间噪声误差模型,基于新息自适应卡尔曼滤波量测噪声协方差阵的迭代计算,实现光纤陀螺ARW系数的在线、实时估计,从而避免了存储大量历史数据,显著地减小了计算量,缩短了陀螺数据处理时间.数字仿真试验和光纤陀螺实测数据试验结果均验证了本文方法的可行性和有效性.     

基于经验模态分解的光纤陀螺1/fγ类型分形噪声滤除方法

提出了一种可有效滤除输出信号中干扰信号的新的光纤陀螺信号降噪方法.中高精度光纤陀螺的随机噪声中包含了白噪声和具有长程相关性、自相似性及1/fγ型谱密度特点的一种非平稳随机噪声--1/fγ型分形噪声.利用传统的滤波方法无法有效去除该类分形噪声,而新方法以经验模态分解(EMD)和阈值降噪方法为核心,结合提升小波理论对光纤陀螺的输出信号进行软阈值滤波,进而提高光纤陀螺的精度.利用这种新方法对多组实测数据进行滤波仿真实验,结果中仅偏置稳定性一项性能指标就已表明,使用新滤波方法滤波后数据精度可提高一个数量级,而相较传统的小波滤波方法可提高2.5倍,故此验证了新方法的有效性.     

光功率稳定性对光纤陀螺性能的影响研究

首先通过对数字闭环光纤陀螺的原理分析,推导出了光纤陀螺输入输出的关系式,结合随机游走系数的表达式,指出光功率稳定性的两种影响方式,一是引入白噪声,二是改变控制参数.然后建立了光纤陀螺控制模型,研究了光功率衰减与波动对系统调节时间和控制噪声的影响,同时针对光功率衰减对随机游走系数的影响,提出了动态调整最佳调制深度的优化方法.研究结果和优化控制方案对于高精度光纤陀螺的精度保持具有重要的实际意义.     

影响谐振式光纤陀螺精细度的因素分析

分析了偏振波动噪声和背散噪声对谐振式光纤陀螺精细度的影响。搭建了光纤环形谐振环测试系统,实验结果表明:通过使用偏振控制器和保偏光源抑制偏振波动噪声,能使光纤谐振环的特性参数精细度由64.67提高到101,谐振深度由0.503 3提高到0.712。并且测得光纤谐振腔中背向散射光与主信号强度之比为0.026 7%。研究结果可为谐振式光纤陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。     

单频光纤激光器相位噪声的影响因素

单频光纤激光器是光纤通信中最具前途的一种光源,在光纤传感、激光雷达和激光测距等方面具有重要的应用,而相位噪声是衡量其性能的关键指标之一。采用示波器和动态信号分析仪方法对单频光纤激光器的相位噪声进行测量。利用功率谱、积分谱对不同泵浦源功率、种子源功率和波长的光纤激光器的相位噪声进行定性分析,结果表明:泵浦功率越大,低频相位噪声所占比重越大;而对于不同种子源功率,相位噪声在测试频段的比例基本处于同一水平;对于测试的不同种子的波长,相位噪声高频段所占比例不同,其中种子波长为1 560.48 nm比例最大。     

用于雷达测试的光纤线路

本文叙述 X 频段(10GHz)光纤线路在雷达测试中的独特应用:用高速光纤线路作延迟线,可改进雷达相位噪声测试机和雷达转发(器)测试机的性能。分析了 X 频段调制光纤线路的 AM 和 FM 噪声性能,结果表明,光纤线路能满足现代雷达对信噪比的要求。     

激光器线宽对光纤环形谐振腔谐振特性的影响

采用光波场叠加的方法计算了谐振腔光纤陀螺的核心敏感部件———光纤环形谐振腔 (FRR)的传递系数 ,详细分析了激光器光谱线宽对光纤环形谐振腔谐振特性的影响 ,并进一步分析了在一定激光器光谱线宽条件下 ,由光探测器散弹噪声所限制的谐振腔光纤陀螺极限灵敏度和光纤环形谐振腔光路参数之间的关系 ,从而为谐振腔光纤陀螺的优化设计提供了理论基础