基于外差探测的双金属片结构FBG温度传感系统

提出了一种基于外差探测的双金属片结构光纤布拉格光栅(FBG)温度传感系统方案.将两个相同的FBG粘贴在膨胀系数不同的两个金属片上,利用两个金属片膨胀系数的不同,使两个FBG产生不同的中心波长的漂移,通过一个光电二极管探测其光强,再利用外差技术解调出温度的变化.与传统的双光纤布拉格光栅的系统不同的是,该系统中的参考FBG也能感测温度的变化,通过两个FBG反射波产生不同的相位差来获得温度的变化.数值仿真和理论分析表明该系统解决了传统M-Z干涉仪在测量温度时,应变与温度交叉敏感的问题.但是由于该系统的探测精度高,会导致量程范围的降低.因此该系统适用于温度变化不大,但精度要求比较高的情况.

Abstract：

Proposed is a double-sheet-metal structure FBG temperature sensor system based on heterodyne detection. Two same FBGs are affixed on two sheet metals with different coefficient of linear thermal expansion, because of which the changes of the two FBG's reflected wavelength are different, the two reflected signals are detected by a photoelectric detector, and the change of temperature can he obtained by detecting phase difference between the two reflected signals, which is different from that of traditional double FBG system. The two sheet metals make the two FBG in the same surrounding, and the two FBGs are affected by the same phase noises, which will not introduce phase difference between the two FBGs. Numerical simulation and analysis show that this system can solve the cross-sensitivity problem, but the high detection accuracy results in a narrow detection range. So the system applies to the situations which need high detection accuracy but narrow detection range.     

激光雷达多元阵列探测技术

采用多元阵列探测技术的激光雷达具有高分辨率、快速成像的优点,正成为国内外研究的热点,并逐渐走向工程化,以此为背景对激光雷达多元阵列探测技术进行了综述.首先对当前目标探测方式进行了比较,说明了采用激光雷达探测的特点及其发展方向;介绍了国内外激光阵列探测技术的进展,给出了激光雷达多元阵列探测系统组成及工作原理;分析了关键技术,如多元阵列探测光学技术,多路信号高灵敏度探测接收技术,激光图像处理及软件设计技术等,讨论了开展多元阵列探测技术研究的难点,最后基于APD阵列的发展现状,对多元阵列探测激光雷达的发展前景进行了展望.     

基于游标效应的FBG阵列灵敏度增强研究

为了提高光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)的温度和应变灵敏度,我们提出了一种基于游标效应的FBG阵列光纤传感器。该传感器由Lyot干涉仪(Lyot interferometer,LI)和FBG阵列级联而成,LI作为游标效应的参考干涉仪,具有相同反射率和波长间隔的FBG阵列作为游标效应的传感部分。游标效应是由LI的FSR(Free spectral range,FSR)和FBG阵列的等波长间隔之间的微小差异引起的。LI由两个起偏器和一段熊猫型保偏光纤(Polarization-maintaining fiber,PMF)组成。我们通过仿真证明了LI和FBG阵列之间产生了游标效应。通过实验研究了不同保偏光纤长度情况下传感器的温度和应变响应,在LI的FSR为1.76 nm的情况下,该传感器的温度灵敏度为-241.60 pm/ ℃,应变灵敏度为-13.42 pm/ ℃。该混合级联结构最突出的优点是通过改变LI的FSR或是FBG阵列的波长间隔就可以轻易改变FBG传感器的温度灵敏度和应变灵敏度,具有较强的灵活性。该传感器为提高FBG传感能力提供了一个新思路。     

基于FBG阵列的任意波形产生装置

提出了一种基于单阵列FBG(光纤布拉格光栅)的任意波形产生装置。该装置包括光学频率梳产生部分和脉冲整形部分。在光学频率梳产生部分,利用自相位调制效应压缩拍频光得到光学频率梳;脉冲整形部分包括FBG阵列、偏振控制器、光纤拉伸器和偏振片。不同波长的谱线经过不同数量的偏振控制器后其偏振态各不相同,经过偏振片后各条谱线的幅度会发生不同程度的衰减。相位控制器通过改变光纤的长度改变谱线的相位。通过该结构进行实验并仿真,得到了频率为125GHz的类似三角波和高斯波的波形。     

FBG阵列波长偏差对OCDMA系统误码率的影响

文章给出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)阵列的可调谐二维编解码器结构.重点分析了在波长不匹配时由于编解码器解码输出的自相关峰值功率削弱,进而劣化系统的误码率的情况.仿真了随着跳频扩时(TS/WH)码字参数的变化,编解码器在相应波长发生偏差条件下的解码输出功率和误码率.分析结果表明,当波长偏差0.1 nm时,对于跳频个数为31的编解码器,系统的误码率仍然＜10-9,因而可以通过增加跳频波长数来降低编解码器对调谐精度的要求.     

FBG光纤传感器的同步探测技术

光纤光栅传感解调系统的波长校准技术是人们关注的焦点,通常是将固定波长的FBG固定在恒温箱中,以此作为光纤光栅传感解调系统的参考元件．此方法占用了宽带光源的某个波长范围,从而制约了解调系统的波长扫描范围．构建的光纤光栅传感解调系统,将FP滤波器的驱动锯齿信号转变为方波信号,以此作为同步处理所需参考信号,省去了这个固定波长的FBG传感器,充分地利用了宽带光源的波长范围,并使得解调技术简单,同时提高了外接FBG传感器的数量．     

用于“3S”系统的树型BOFG分布传感阵列

阐述了Ｂｒａｇｇ光纤光栅（ＢＯＦＧ）树型传感阵概念。该阵与串型结构相比具有如下优点：对阵列传感元的中心波长不存在间隔分布要求。可以采用统一（中心波长相同）的传感元组阵，造价低，易于商用化；带载能力强，适用于大面积实时监测。光电接合部多光路传输，提高了抗故障能力，以具体方案介绍了系统构成原理，通过原理分析和典型参数，进行了数值计算，并分析了阵列特性，得出了一些有价值的结论     

基于达曼光栅耦合的光纤阵列能量传输系统

利用光纤阵列传输高功率光能,并针对基模高斯光,提出了一种通用的满足达曼光栅分束耦合约束条件的参数设计方法.首先,确定了系统组成元件并建立数学模型.然后,利用MATLAB软件仿真1×6达曼光栅分束,得到的子光斑束腰半径为20.31 μm、两两间距为127.7 μm,其总衍射效率为84.50％、不均匀度为0.23％.由光栅...     

基于F-P滤波器的光纤光栅解调中寻峰算法分析

设计了基于F-P滤波器的FBG传感解调系统,分别利用质心法、最小二乘法、高斯多项式法和半峰法对FBG反射波谱进行寻峰处理,并对这四种典型寻峰算法效果进行研究和分析。     

基于光频谱分析的高精度FBG阵列参数的检测

生产后期对半成品FBG阵列进行参数校正可有效 降低成品FBG阵列的参数误差。分别 应用光纤模式耦合理论和光傅里叶变换分析FBG阵列的频谱特性,比较半成品FBG阵列的频谱 特性与目标特性的误差,通过VSLMS算法迭代更新FBG阵列的参数值,使其频谱特性不断接近 理想曲线直至误差满足设置值。应用两种频谱分析方案分别对单FBG、二阶FBG及四阶FBG阵 列的频谱特性进行分析,结果显示模式耦合理论分析比傅里叶变化分析性能更优,分别使FB G阵列制作误差降低至－43.6 dB、－33.6 dB 、－24.6 dB,相比傅里叶变化分析分别提 高了36.7 dB、30.4 dB、22.5 dB,其分析优化程度随着FBG阵列中FBG个数的增加而降低。     

基于双LPFG解调的高灵敏度振动检测系统

基于边缘滤波解调原理,提出了一种利用双长周期光纤光栅（LPFG）解调光纤布拉格光栅（FBG）振动传感信号的新方法。利用传输光谱叠加后的双LPFG作为边缘滤波器,增大了FBG传感信号解调灵敏度。静态实验结果表明,利用单、双LPFG作为滤波器解调的灵敏度分别为-1．1965dB／nm和-2．4836dB／nm,双LPFG解...     

基于非线性滤波器的FBG解调系统的研究

传统的光纤Bragg光栅(FBG)滤波解调系统解调精度 较低,且线性滤波器的滤波曲线不是严格 的线性。从理论推导了基于线性滤波器的解调系统中滤波光和直接探测光光功率的比 值和滤波器的 透过率函数成正比。而传统的线性滤波解调方法过于理想化,为了修正这一问题,根据理论 推导对波长和 比值的关系按非线性滤波解调处理。实验结果表明,非线性解调 系统的温度解调精度高于线性解调系统,一定程度上提高了解调系统的精度。而且线性滤波 器的FBG解调 系统中几乎全部采用实际波长进行解调,本文在非线性滤波解调系统中引入虚拟波长的概念 ,对基于线性 滤波系统或非线性滤波系统的FBG系统进行解调,从而可以不用对实际波长的变化进行标定 而直接解调出FBG所处环境温度的变化。     

一种新的灵敏度可调谐FBG解凋技术

实验研究了一种基于机械微应变引入长周期光纤光栅(LPFG)的灵敏度可调谐的光纤布拉格光栅(FBG)应变传感系统.利用机械线加工技术设计了周期性压力槽,通过螺旋微位移结构定量推进弹簧进而对光纤施加径向压力,写制出谐振峰值可调谐的LPFG.紫外激光写入技术制作的FBG的波长位于LPFG的谐振边带范围内时,利用该LPFG作为透射滤波器实现了一种新的灵敏度可调谐FBG应变传感系统.实验分析了施加在LPFG上的压力由20 N调节至60 N时对FBG施加O～3000με的灵敏度可调谐传感实验结果,FBG传感系统光功率变化率由0.802 nW/με增加到1.204 nW/με.     

基于弱反射FBG串的随机分布反馈掺铒光纤激光器

提出一种基于弱反射光纤光栅(FBG)串的随机分布 反馈掺铒光纤(EDF)激光器。激光器利用1480nm半导体激光泵浦一 段2m 长的高浓度EDF进行增益放大,由弱反射FBG串提供随机分布反馈,具有阈值 低、线宽窄、效率高和输出稳定等优点。 实验中,在激光器谐振腔的一端用一个反射率为90%的窄带FBG进行波长选择性反射 ,在另一端连接由20个波长相同、反射 率在5‰左右的弱反射FBG组成的FBG串(总反射率为9%)提供随机分布反馈, 在最大输出功率为400mW的1480nm 泵浦激光作用下获得了峰值波长为1549.48nm、阈值功率为3mW、斜率效率达24%的窄线宽 稳定激光输出。在相同泵浦激光功 率下,间隔一定时间,多次测量激光输出光谱,证实该随机分布反馈FBG激光器具 有良好的波长和功率稳定性。     

一种基于FBG和LPG的温控报警模型

文章依据FBG温度传感的原理以及LPG滤波技术,提出了一种新的光纤光栅温度报警模型.用MATLAB对系统所采用的方法进行了模拟,结果表明该系统能满足温度报警的要求.     

光纤光栅传感技术在阵地安全监测中的应用

从部队阵地安全监测的实际需要出发,提出了光纤光栅传感技术在此方面的应用设想.介绍了光纤光栅传感技术的基本原理和众多优点,比较了主流解调技术的优缺点并确定选用F-P解调方法;以S3C2410A微处理器为控制和处理核心,设计了解调系统总体方案和各组成模块;针对监测任务点多量大的特点,采用多路复用和循环扫描的方式实现大范围多...     

一种基于滑动窗口技术的入侵检测方法

网络数据流在一段时间内会发生概念性变化,这可能会降低入侵检测的精度.针对网络数据流的这一特性,提出了一种能识别并适应概念飘移的基于滑动窗口的入侵检测方法,它能根据数据流的概念漂移的状况自动调整训练窗口并对检测模式进行及时的更新.     

基于FBG的流量传感器研究进展

流量测量在工业生产过程中极其重要,基于光纤布喇格光栅(FBG)的流量传感器具有一系列的优点而备受重视。结合研究成果,详细说明了常见的的靶式FBG流量计、压差式FBG流量计、涡轮式FBG流量计以及其它类型的FBG流量传感器的测量原理和实验情况,最后展望了基于FBG的流量传感器的发展方向。