一种用于真空度测量的光纤传感器

介绍了一种用于测量真空度的光纤传感器,该传感器利用参考腔室中金属薄膜随系统真空度变化而产生线性形变的原理,采用一对450μm芯径的光学光纤分别做发射与接收光纤,通过测量基于光纤和金属薄膜的相对位移对反射光强信号的调制量,来确定真空度的变化。给出了该传感器探头的结构设计,并通过实验确定了光纤的最佳排列方式及初始位置。实验表明,在一定条件下该传感器所测得的反射光强信号和真空度的变化呈线性关系,并且具有良好的重复性。     

光子晶体光纤压力传感器信号检测方案

光子晶体光纤压力传感器可广泛用于各种压力环境监测中.文章分析了光子晶体光纤中光脉冲的传输特性,提出了相位调制型光子晶体光纤压力传感器的基本模型,对光子晶体光纤传感器基于光脉冲相位和光强的信号检测方案进行了讨论.光子晶体光纤传感器的压力敏感性高,而温度敏感远远低于传统的光纤传感器.光子晶体光纤传感器系统简洁、适用.     

基于长周期光纤光栅的动态检测技术研究

长周期光纤光栅作为一种新型的传感器件,其应用价值大.该文从实用化的角度出发,根据长周期光纤光栅的边沿滤波特性和弯曲特性,以Labview为工具,设计了一套长周期光纤光栅弯曲传感器系统,并将其用于对振动信号的动态信号采集应用研究中,取得了较好的效果.由于该系统是基于光强解调,信号采集速度目前可达6 kHz.     

微型反射式横向位移光纤传感器研究

提出了一种测量横向位移的微型反射式光纤传感器，可用于测量物体相对传感器轴线垂直方向的微位移变化量。从光纤出射光场的光强分布函数出发，用数值积分的方法求解出了反射式横向位移传感器的光强调制曲线，进而设计了光纤传感探头和电路。结果表明，传感器的测量线性范围是1mm，分辨率达lμm。     

一种具有迈克耳逊结构的新型光时域反射仪

利用传输光纤中后向瑞利散射光携带有光纤位置、外界振动等信息的特点,采用光纤迈克耳逊结构构成干涉型光时域反射仪,有望以分布方式传感沿光纤的微小振动信号.文中设计了一种新型结构的分布式光纤振动传感器,该传感器用3dB耦合器将波长为1310nm的红外激光分为两路相干光:参考光和传感光,它们中的后向瑞利散射光在耦合器处发生干涉,干涉信号的变化点对应于振动点所在的位置.将没有振动信号、加微小振动信号和加损耗干扰三种情况分别作用于传感光纤并进行了试验对比.结果表明,在微小振动的情况下,光强变化微弱;加损耗时,光强变化显著,定位准确.     

耦合型光纤超声传感器实验研究

提出了一种用于超声信号测量的耦合型光纤超声传感器并讨论了其工作原理.采用耦合型光纤超声传感器、光电转换控制电路和高分辨率的信号处理软件组建了超声信号检测系统.通过对150 kHz的连续超声信号、脉冲超声信号的测量试验,对耦合型光纤超声传感器的性能进行了检验,实验结果与压电超声传感器的测量结果相吻合,同时研究了光纤超声传感器对不同方向信号的响应特性.实验证明,耦合型光纤超声传感器适用于超声信号的测量.     

基于强度调制的光纤SPR系统的研究

光纤表面等离子体共振(SPR)传感器是一种将光纤纤芯作为激发SPR效应基体的新型传感器.阐述了SPR效应及其强度调制原理.设计出一套基于共振光强度调制技术的光纤表面等离子体传感器系统,通过Labview直观的图形化界面对共振信号进行采集.利用此系统针对不同折射率的溶液进行测试,得到光强与折射率关系.     

一种轧辊磨损度的光电在线检测法

利用反射式光纤位移传感器的工作原理,通过对反射光强信号的检测提出了一种用于轧辊磨损度在线非接触检测的光电检测法.同时利用光电转换及信号处理技术,并采用一种新型等间距三光纤探头来自动补偿光源不稳定、反射体反射率不同、光纤传播损耗和弯曲损耗等因素产生的误差.研究表明,该传感器的分辨率可达到1 μm,精确度和稳定性均可满足实际要求,仪器可在工作现场进行多点在线非接触测量.     

光纤接收光强的计算及其应用

本文基于新导出的光纤出射光强的分布公式，给出了光纤接收光强的计算方法。该方法具有一定的通用性，可用于外部调制强度型光纤传感器调制机理分析及新型光纤传感器的设计。作为该计算方法的应用和验证，给出了反射型光纤位移传感器调制特性函数的解析表达式，其计算结果与实验相符。     

动态压力光子晶体光纤传感器的研究

光子晶体光纤传感器可广泛用于各种动态压力测量中.文章设计了一种动态压力光子晶体光纤传感器,采用差分平衡方法分析了这种传感器的压力作用原理,讨论了这种传感器的输出信号检测方案,结果表明,该传感器对外界压力作用的响应具有周期性,响应周期与外界压力和传感器敏感元件长度相关.     

用LED作光源的光纤乙炔气体传感器的研究

基于气体的近红外吸收机理,介绍了一种用LED作光源的光谱吸收型光纤乙炔气体传感器.该系统利用布拉格光纤光栅和压电陶瓷(PZT)的窄带滤波特性,对宽带光源LED进行波长调制,获得与乙炔气体吸收峰相对应的窄带反射出射光.利用谐波检测原理,获得探测器输出信号的二次谐波信号,以此二次谐波信号与光纤光栅透射光强的比值作为系统的输...     

光子晶体光纤压力传感器稳定性研究

光子晶体光纤传感器的稳定性在实际工程应用中具有重要影响.文章分析了光子晶体光纤压力传感器的基本原理,介绍了光子晶体光纤压力传感器的系统组成,从理论上分析了传感器系统相对于光源波长变化、输出信号光强起伏及环境温度波动的稳定性.光子晶体光纤压力传感器激光光源的输出功率及波长的波动、敏感元件长度的改变和环境温度的变化等都对整...     

一种光强差分调制MOEMS加速度计

针对传统微光机电系统(MOEMS)光学加速度传感器结构复杂、信号解算繁琐等缺点,该文设计了一种基于绝缘衬底上的硅(SOI)片上工艺的,光强差分测量加速度的MOEMS加速度计。该传感器的主要光强调制部件为90°V型镜,在V型镜的对应位置上集成3个光纤通道,入射光经V型镜反射后进入2条输出光纤通道。加速度信号由进入2条光纤通道的光强差检测。器件的所有部分集成在单一的SOI晶圆片上,由一次深刻蚀工艺制造。与传统传感器比较,具有工艺简单、抗电磁干扰和有效抑制共模信号等优势。加速度计的性能指标:微机械灵敏度为0.077 7μm/g(g=9.8m/s~2),谐振频率为1.79kHz,传感器灵敏度为5.46mV/g。     

反射式掺杂液晶光子晶体光纤电场传感实验研究

提出了一种反射式结构的掺杂向列液晶(NLC)光子晶体光纤(PCF)电场测量传感器。传感器由小于1cm长的掺入液晶实芯PCF构成,在掺杂光纤端面镀Ag膜以提高端面反射率。通过实验,测量出了反射光强随电场强度增加的变化情况,证实了设计的传感器可以用于电场在1.4～3.7kVrms/mm范围内的电场测量,同时获得了镀膜对反射光强的影响以及对传感器灵敏度、精度的影响。     

基于蒙特卡罗模拟的光纤浊度传感器

在后向散射式浊度测量方法的基础上,采用光纤传感技术,设计了一种Y形光纤束探头结构的浊度传感器,并在光纤束探头前端配置平面镜作为光反射配合目标。根据朗伯比尔定律通过实验研究了消光系数与浊度的线性关系,基于蒙特卡罗法建立了待测液中的光子散射模型,模拟不同检测情形下的传感器接收光强,优化得到光纤束到平面镜的最佳距离。标定接收光强与消光系数的关系曲线用于测量。此法简单高效,能检测消光系数低至0.059cm-1的水质,平面镜的有效使用将传感器灵敏度提高10倍以上。此传感器可用于便携式检测,结合空分和时分复用技术可实现在线监测。     

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.     

光纤传感技术在智能小车导航中的应用

提出并设计了一种基于光纤的激光导航信号接收传感器.该传感器由激光收集板、光纤和激光接收器组成,它利用激光收集板收集激光导航信号,并把收集到的激光信号通过光纤传给激光接收器进行后继处理.把光纤传感器安装在智能小车上,为智能小车的导航提供了便捷可靠的方法.     

高容错光纤声波传感器的数学模型与特性研究

光纤传感器具有抗电磁干扰、无源、耐腐蚀等优 良特性,适用于易燃易爆、强电磁干扰、水下等恶 劣环境。本文提出了一种基于反射式强度调制原理,以实现声波对光强的调制为目的光纤声 波传感器。设 计了一种新型传感结构,该结构通过光纤准直器收发光信号、采用逆反射材料设计了振动膜 片,基于准直 器的聚焦原理和膜片的逆反射原理有效扩大光束接收角、增强光强接收能力以实现传感器的 高容错测量, 提高传感器的稳定性。研究并建立了传感器的光强调制数学模型,制作传感器并测试了其性 能,实验结果 表明,该新型传感器能够有效探测声波信号,对频率为1000 Hz左右的声波具有良好的响应。该传感器具有 工作距离长、结构容错能力强、还原声音能力强等优势,可应用于国防安全监听等领域。     

《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.     

一种新型光纤光栅F-P电流传感器系统

基于磁致伸缩效应和F-P干涉原理,对传统内腔式光纤F-P传感器进行了改进,通过在一根单模光纤上制作两个参数完全相同的光纤布拉格光栅(FBG),作为F-P腔的两个反射面,设计出一种新型光纤电流传感器.与传统的基于F-P干涉仪原理的光纤传感器相比,该传感器不再将光强作为直接测量值,而是通过测量光强变化频率(数字量)实现对电流强度的测量,避免了直接测量模拟信号带来的较大误差,使传感器具有较强的抗干扰能力和稳定性.首先分析了该传感器的工作原理,然后给出了传感器系统的设计方案,最后用实验进行了验证,当交流电流在0～3 A变化时,实验数据与理论计算的结果相当吻合.