塑料光纤折射率计连续测量研究（英文）

本文对基于宏弯曲塑料光纤的折射率计的连续测量特性进行了研究。宏弯曲结构的曲率半径与光纤半径的比值决定了该折射率计的工作特性。由于聚合物材料具有一定的吸水性,导致该折射率计在连续工作时其结构参数发生改变。实验表明,浸没时间超过40h,折射率计产生了7.3×10~(-5) RIU的测量偏差。这项研究指出,基于塑料光纤的液体传感器,在连续工作时必须对其吸水性问题加以考虑。     

基于错位偏移无芯光纤的高灵敏度湿度传感器北大核心CSCD

提出一种通过错位偏移拼接的高灵敏度光纤湿度传感器,使用无芯光纤进行错位结构熔接,形成马赫-曾德尔干涉结构。在结构的错位端面采用具有良好吸水性的聚乙烯醇(PVA)作为涂覆层材料,对传感器进行了理论与试验的研究。实验结果表明:所提出的传感器具有良好的折射率特性和湿度特性,灵敏度可达-77.4284 nm/RIU,此外涂覆PVA的传感器在测量湿度的同时提高光纤传感器的机械强度,使错位光纤传感器在工程应用中得以应用。     

基于D型光纤光斑图的折射率传感特性研究

本文设计并制备了一种单模-D型-多模光纤结构,利用光纤传导模式间的干涉以及D型光纤的非对称结构,获得对外界变化响应极其灵敏的光斑图,并基于纹理特征算法解调出光斑的特征值,由特征值与折射率之间的一一对应关系实现折射率传感。对传感特性的研究中,从仿真与实验的角度讨论了不同抛磨长度、抛磨深度对传感特性的影响,仿真与实验结果均表明,抛磨长度2 mm和抛磨深度18μm参数的D型光纤结构折射率传感特性最佳,仿真与实验结果一致,证明了研究方法的正确性以及D型光纤光斑传感器进行折射率传感的可行性。实验中,能量值(EN)折射率测量灵敏度最高可达-1.86/RIU,拟合度达到0.964,相关性值(COR)折射率检测灵敏度最高可达-0.23/RIU,拟合度达到0.979。由于光斑检测的分辨力极高,因此,该方法为高分辨力折射率测量提供了很好的思路。     

基于光纤弯曲损耗的矿用乳化液浓度检测方法研究

乳化液浓度对液压支架工作性能和使用寿命有重大影响。分析了现有的乳化液浓度检测方法,根据裸光纤弯曲损耗与折射率关系的理论分析,进行了裸光纤弯曲损耗和乳化液浓度关系的实验研究,提出了通过检测裸光纤的弯曲损耗来确定乳化液浓度的方法。设计了检测裸光纤在乳化液中弯曲损耗的检测装置,并对不同浓度乳化液与裸光纤弯曲损耗关系进行了实验研究。实验结果表明,采用裸光纤弯曲损耗法可以测出乳化液的折射率,再根据乳化液折射率与其浓度的对应关系,可以间接推算出被测乳化液浓度。最后,对基于光纤弯曲损耗折射原理的乳化液浓度在线检测方法进行了研究。     

基于光纤传感的乳化液浓度检测仪的设计

乳化液作为液压支架的传动介质,其浓度大小直接影响液压支架和支柱的工作寿命及成本,因此对乳化液浓度严格检测十分必要。基于光纤的宏弯损耗原理,提出一种光纤乳化液浓度检测仪的设计方案,分析了影响损耗的因素,另外对乳化液的折射率特性进行了测试实验,分析了乳化液浓度与其折射率之间的关系,介绍了检测仪的系统组成和软、硬件设计。这种光强调制型光纤传感器结构简单,具有灵敏度高、抗电磁干扰和耐腐蚀的特点,能够实现对乳化液浓度的在线检测。     

基于SMS光纤结构高灵敏度应力测试与分析

SMS传感器结构简单、成本低廉、易于铺设,被广泛的应用于弯曲、位移、温度、应变、折射率等参量的测量,近年来成为研究的热点.本论文利用大芯径多模光纤制作SMS结构以实现高灵敏度的光纤传感结构.首先,将纤芯/包层直径为105/125微米的多模光纤通过单模光纤接入光纤系统,实现SMS光纤结构,通过对多模光纤进行偏轴熔接的手段制作SMS器件结构;然后对单模-多模-单模光纤结构的模式干涉效应和光谱响应特性进行理论分析;最后,借助宽谱光源和光谱分析仪测试了单模-多模-单模光纤结构随应力变化的透射光谱特性,通过对波峰随着应力改变而发生变化的曲线的观察,计算出其灵敏度,发现实验值与理论值基本吻合.     

细光束扫描测量光纤预制棒折射率分布的研究

聚合物光纤预制棒的折射率决定了光纤的传输特性,精确测量光纤预制棒折射率分布非常必要.本文主要研究了一种新的测量方法--细光束扫描来测量光线预制棒的折射率分布.     

纤芯失配的光纤Mach-Zehnder折射率传感器

基于Mach-Zehnder干涉仪原理,利用光纤错位熔接技术设计并制作了一种单模光纤-多模光纤-单模光纤-错位熔接点-单模光纤结构的液体折射率传感器。传感器中的多模光纤和错位连接部分充当光耦合器;多模光纤在后面的单模光纤的纤芯和包层中激发出纤芯模和包层模,不同的模式有不同的模式折射率,经中间单模光纤传输到错位熔接点处时,不同模式光之间将产生光程差,经错位熔接点耦合成为导出光纤的纤芯模从而产生干涉。对该传感器输出的干涉光谱中干涉谷功率随外界溶液折射率变化的规律进行了理论分析和实验研究。结果表明：溶液折射率变化为1.358 9~1.392 2时,干涉谱中1 530 nm附近的干涉谷光功率与溶液折射率呈单调递增关系,可用于折射率的测量;折射率变化为1.372 0~1.392 2时,传感器响应曲线具有很好的线性度,线性拟合系数为0.998,对应的灵敏度为252.06 dB/RIU。该传感器制作简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高,可用于生物医学领域液体折射率的实时测量。     

光纤传感技术测量气液两相流持气率研究

文中提出了一种新型气液两相流体参数测试方法。传感机理为弯曲光纤的传输光功率随外界介质折射率而变化。在分析光纤弯曲波导传输光能损耗与弯曲半径、外界折射率等因素关系的基础上,提出一种 Ｕ 型结构的光纤传感器系统,并将其应用于气液两相流体持气率测试中,进行了初步研究和探讨。     

光纤阵列准直器设计及其发散角测量

传统基于单个固定折射率透镜和渐变式折射率透镜制备光纤阵列准直器的方法,存在阵元数扩展困难、封装工艺复杂且集成化困难等缺点。利用光学微透镜易阵列化且阵元特性一致性好等优点,提出了基于平凸微透镜阵列制备光纤阵列准直器的方法。根据高斯光学和矩阵光学理论,对光纤阵列准直器的准直特性进行了理论分析和仿真,确定了光纤阵列准直器的相关设计参数,据此加工制备了四阵元一维排布光纤阵列准直器,其阵元间距为250 μm。通过远场光斑法对光纤阵列准直器的主要性能参数远场发散角进行了测量,并采用蒙特卡洛法对测量不确定度进行了分析与评定。光纤阵列准直器各通道远场发散角的测量值分别为0.69°,0.67°,0.71°,0.68°,测量扩展不确定度为0.02°,该测量结果在设计容差(0.68±0.03)°之内。该光纤阵列准直器具有良好的准直特性,能够满足光纤通信系统中光纤阵列准直器小型化和集成化的需求。