基于Mach-Zehnder干涉仪的温度与位移传感器的传感特性

基于Mach-Zehnder干涉仪光纤温度与位移传感器的理论、方案和相关技术,利用光谱漂移直接测量的信号检测方法,实现了温度和位移的传感.实验结果表明:温度传感器其传感臂的有效长度大于0.49 cm时,灵敏度随传感臂在温度场中长度的增加而增加,且二者具有很好的线性关系.在位移传感器的传感测量中,灵敏度与传感臂有效长度有线性变化关系,在有效归一化位移量大于a.u./6.5时,其灵敏度达到饱和.     

基于全光纤Mach-Zehnder干涉的应变传感测量

研究了全光纤Mach-Zehnder干涉实验系统,并将其用于微应变的测量.介绍了全光纤M-Z干涉仪测应变系统的基本结构和原理,讨论了应变量的计算方法.通过实验,测量了不同应变情况下的几组信号,并对数据分析处理,解调出包含在干涉信号中的应变信息.实验装置简单,易操作.实验结果表明,全光纤Mach-Zehnder干涉仪与电传感器实验仪相比较,具有更高的频率响应和测量灵敏度.     

光纤光栅温度和应变的同时测量

从理论上分析了Bragg光栅对应变和温度的交叉敏感问题，提出了一种实现光纤光栅温度和应变的同时测量的方法．     

盐度和压强对布里渊雷达遥测海洋温度的影响

为提高布里渊激光雷达测量较深海域的温度精度,建立了以布里渊频移、盐度和压强为独立变量的海水温度的经验方程,定量分析了温度随盐度、压强、布里渊频移的变化关系,讨论了盐度、压强以及布里渊频移对海水温度测量精度的影响,并计算了该方法测量温度的精度.研究表明利用布里渊散射测量温度受海水盐度和压强分布的影响较大,其测量精度亦受到限制,约为0.4℃.因此实际测量时应同时获得被测处的盐度及压强值,这样布里渊雷达测量海洋温度的精度将会提高到0.05℃.     

光纤应变传感技术研究

光纤应变传感技术是近年来研究很活跃的一项新型传感技术。本文分析讨论了光纤应变传感技术的原理、方法及系统。并就各种光纤应变传感技术的方案进行了评述。     

一种编码式光纤光栅温度传感检测系统的研制

介绍了一种新的大容量编码式光纤光栅传感测量技术，引入了一种由编码式光纤光栅作为传感探头的温度传感检测系统。该系统采用双波长编码技术．对检测点的位置和温度同时进行编码测量，系统具有精确度高、稳定性好、信息量大等特点。特别是双波长编码测量技术的采用．系统由一维编码增进到二维编码，极大地提高了系统的检测容量，克服了传统的一维编码系统由于光源有限带宽导致的信息容量限制。由于在光纤的同一位置集成多个传感探头，降低了成本，该系统具有很好的市场应用前景。     

基于光栅阵列传感的线型结构体应变监测研究

线型结构体应变监测技术在大型结构安全监测等领域中应用需求广泛。光纤传感技术中的新一代光栅阵列传感技术具备传感单元密度高、应变测量精度好、响应速度快、抗电磁干扰、可靠性高、使用寿命长等技术优势,能够有效提升线型结构体应变监测系统的各项性能指标。通过在实验室场景下开展模拟试验研究,显示了光栅阵列传感技术能够检测到线型结构体的变形过程及瞬时状态,具备较快的响应速度及较高的监测精度,证明了该技术在线型结构体分布式应变监测实际应用中的可行性。     

结合Adam拟合算法的WRFG-BOTDR应变检测系统

提出了一种基于WRFG的BOTDR应变检测系统,首次结合了Adam曲线拟合算法,进行应变远程监测和关键部位应变精确拟合测量。将BOTDR和弱反射光纤光栅阵列传感部件集成到一个系统中。实现了长距离分布式应变检测、传感光纤的应变分布测量和点对点的精确应变检测。系统沿10 km的距离,BOTDR部分的空间分辨率精度良好,并且应变发生源点的布里渊频移测量误差仅为0.1%。     

基于光子晶体光纤的布里渊光纤激光器

为提高普通布里渊激光器的输出功率和激光效率，提出一种基于小纤芯光子晶体光纤(PCF)的环形腔布里渊光纤激光器.在环路中加入了掺铒光纤放大器和光滤波器，抵消了光纤环路的损耗，削减了掺铒光纤的受激辐射.实验结果表明，应用该激光器只需25 m的小纤芯PCF就可实现稳定的布里渊激光输出，并且输出激光的主要能量来源是环中的掺铒光纤放大器.与普通单模光纤相比，小纤芯PCF具有非线性效应强、布里渊增益大的特点，适合作为布里渊光纤激光器的增益介质.     

光纤马赫-曾德干涉仪在自发布里渊散射测量中的应用

从理论上详细分析了全光纤马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉仪的光学滤波原理,将所研制的全光纤单通马赫-曾德干涉仪应用于自发布里渊散射测量中,初步实现了色散位移光纤中自发布里渊散射与瑞利散射的有效分离及自发布里渊散射谱的测量。     

基于光散射的分布式光纤温度传感器网络及其在智能电网中的应用

介绍了基于光散射的分布式光纤温度传感网络的研究现状和发展趋势,主要阐述了基于瑞利散射、喇曼散射和布里渊效应的分布式光纤传感器的工作原理。在此基础上重点介绍了其在高压电缆、电力线沿线温度测量中的应用情况,探讨了传感光电缆替代原有的电缆和光缆,使光通信、电力传输、传感三合一的趋势。     

用于应力传感的双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪

将一根单模双芯光纤(TCF)熔接在两根单模光纤(SMF)间,实验制得双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型梳状滤波器。用干涉原理分析了器件的传输谱相邻峰值的波长间隔与波长、TCF长度和两纤芯间有效折射率差的关系。结果表明,在滤波器梳状传输谱中的某中心波长处,相邻峰值的波长间隔与该中心波长的平方成正比,与TCF长度和两纤芯间有效折射率差的乘积成反比。实验检测了所制器件的应力特性,结果表明在轴向微应力的作用下,器件的传输谱向短波长方向移动,且微应力敏感度为-0.64 pm/με。     

基于高非线性光纤中SBS效应的慢光系统

实验研究了高非线性光纤(HNLF)中受激布里渊散射(SBS)的阈值、增益谱、放大特性及其慢光特性,并与普通单模光纤(SMF)进行了对比分析。测量实验表明,HNLF在线宽100MHz的泵浦激光作用下,SBS的阈值为60mW,增益带宽为150MHz,获得的最大慢光延迟量将近15ns,延迟谱与增益谱较好对应。对基于SBS的未来全光通信系统中的高性能光延迟线或全光缓存器具有重要的参考价值。     

光开关在分布式光纤温度传感系统的应用研究

分析了决定分布式光纤温度传感器系统传感距离的因素,提出了使用光开关扩展系统的传感长度。设计了多模1×2棱镜光开关的单片机驱动接口,计算机软件通过RS232串行接口发出指令控制光开关的切换。测试结果表明,嵌入了1×2光开关可使系统传感光纤长度延伸为原来的2倍。     

混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感

提出一种基于混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感方法.采用相干长度为88.53 cm的混沌激光作为光源,结合相干域反射技术,利用可变光延迟线调节参考光光程,通过检测传感光纤不同位置的混沌布里渊散射光与参考光的干涉信号,获知整条光纤的温度信息分布.搭建实验系统,研究了注入光功率与偏振态对混沌激光布里渊散射光的特性影响.实验研究待测光纤中固定点的布里渊频移随温度的变化情况,获得1.27℃/MHz的温度系数.在长度为155 m的普通单模光纤上实现空间分辨率为1.2 m的分布式光纤温度传感测量.     

应用焦区受激布里渊散射特性探测水下物体

为了实现对水下物体的实时监测,提出采用焦区受激布里渊散射方法直接探测水下物体.通过理论模拟给出在一定焦距下Stokes光能量随探测物体距离信号消失的位置及泵浦光与Stokes光的时间间隔随物体距离的变化关系.运用调QNd:YAG激光器基频光倍频后的输出波长为532nm,脉宽为10ns的脉冲激光进行了焦区内水下物体的探测实验.实验结果表明,当物体在焦斑前时探测误差最小,在188cm探测范围内,探测误差均小于4%.     

基于铌酸锂光子线的马赫-曾德干涉仪调制器

设计一种基于铌酸锂(LiNbO3,LN)的马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉仪光电调制器。采用基于有限元法的电磁仿真软件对该器件进行优化和特性的仿真分析,得到了结构尺寸紧凑、输出调制光透射率随外加输入电压在较大范围呈线性变化,以及在工作波长变化较大的范围内具有较稳定透射率的设计结果。