基于非本征光纤F-P腔的低压传感器研究

介绍一种基于非本征F-P腔(extrinsic Fabry-Perot cavity)的干涉/强度调制型光纤低压传感器。给出低压传感探头的结构设计和测量原理。利用石英膜片对光纤EFPI压力传感头进行压力测量灵敏度放大;通过不同谱宽的两路光信号的自补偿运算,提高系统的稳定性和抗干扰性。该传感器在0~1.5×105Pa的压力测量量程内,压力变化最小分辨率达到50 Pa,在连续15 h的动态测量下,测量偏差为0.1%FS。     

非本征法布里-珀罗腔光纤压力传感器研究进展

基于敏感Fabry-Perot腔测量外界应变的光纤传感器近年来得到广泛的研究,介绍了国内外非本征Fabry-Perot腔光纤压力传感器发展的进程及实用化过程中迫切需要解决的关键问题,如传感器结构设计、敏感材料的选择,初始腔长的选择与控制,静态工作点的选择与自补偿等。     

F-P光纤传感器的损耗特性分析及其研制

对反射型非本征F-P干涉型(Extrinsic Fabry-Perot Interferometer,EFPI)光纤传感器的损耗特性进行了分析,表明当腔长小于100μm时,随着腔的变长光能量耦合损耗迅速增加;在考虑腔损耗的情况下,分析了如何合理选择两反射面的反射率以使输出光强的对比度达到最大;通过分析在制作F-P腔的过程中影响腔长变化的原因,总结出了一个可以准确控制和调整腔长的方法;依以上规则制作了F-P光纤传感器,并进行了实验验证。     

一种用于光纤F-P传感器的微纳米级微位移工作台的研究

标定光纤F-P传感器这种微纳米级位移传感器非常困难。分析常用的微位移技术优缺点，这里提出了一种基于弹性变形原理的工作台的设计方法。建立了工作台位移变形的数学模型，对其产生位移的误差进行了理论分析。在此基础上，实际设计并开发了实验系统，用德国heidenhaiyn光栅位移传感器对光纤F-P传感器进行了标定实验。大量的标定实验证明，该微位移工作台的不确定度为0．1μm。     

光纤光栅传感器交叉敏感问题的研究

在光纤光栅传感器的应用中一直存在着交叉敏感问题,必须采取各种措施进行补偿或区分.本文采用在悬臂梁的上下两面分别粘贴光纤光栅,通过分别测量这两个光栅的波长位移来克服交叉敏感问题.该方法只需要一套光源和检测系统,装置简单,具有较低的成本和实际应用前景.     

基于中心微泡结构的光纤F-P传感器应力特性研究

硅基材料光纤具有比较小的热膨胀系数,可用来制备具有折射率、应变、应力等敏感特性而温度不敏感特性的传感器件,比如利用光纤F-P传感器可实现高灵敏度的应力传感.本文提出了一种基于化学腐蚀法的低成本、高灵敏光纤F-P传感器件,并分析了其应力传感特性.该方法先利用HF溶液制备凹孔端面光纤,然后采用熔融放电方法制备空心结构的光纤FP传感器,有助于增强光纤器件的应力传感特性和温度不敏感能力.实验结果表明,所设计的F-P传感器其应力变化与光纤F-P传感器干涉谱峰变化呈正比关系,其应力灵敏度可以达到5.2,且成本较低廉,具有一定的应用价值.     

膜片式微型F-P腔光纤压力传感器

为满足工业和生物医学领域对微型化传感器的需求,实验研究了基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪原理的膜片式微型光纤压力传感器的制作工艺.在单模光纤端面上直接熔接外径约175 μm的毛细石英管,在石英管的另一端制作敏感膜片,从而使光纤端面与膜片内表面之间形成F-P干涉腔.采用电弧熔接、切割、腐蚀膜片等方法制作了石英膜片式压力传感器,该传感器在0～3.1 MPa内F-P腔的腔长变化灵敏度为41.09 nm/MPa,压强测量分辨率为681 Pa,并具有很小的温度敏感系数.在30～140 ℃,温度交差敏感＜1.07 kPa/℃.为了克服石英膜片减薄困难的缺点,选用聚合物材料(PSQ)作为压力敏感膜片制作了F-P传感器.室温下在0.1～2.1 MPa,PSQ膜片的F-P腔长变化灵敏度达到1 886.85 nm/MPa,压强测量分辨率达到53 Pa,十分接近人类或其他动物的体内压强测量水平.     

光纤F-P微位移测量实验研究

利用光纤自聚焦透镜作为F-P干涉仪的反射面,根据F-P干涉光谱相邻波峰之间的波长差与其干涉腔长之间的关系,实现微位移的测量。克服了光强型F-P传感器测量结果受光源波动影响、难以识别位移方向等缺点,可直接测量绝对位移,并可识别位移方向。经实验得到其位移测量误差小于2.5nm。     

fabry—Perot干涉腔型光纤压力传感器

一、引言随着现代工业与科学技术的发展,对压力的测量提出了越来越高的要求。现已制成了各种类型的压力传感器。而具有不怕电磁干扰,可用于易爆场合等一系列优点的光纤压力传感器,则受到了人们的日益重视。压力传感器一般多为令待测压力作用在能发生弹性形变的弹性体上,由测定弹性体的形变来确定压力。这种形变一般表现为微位移。显然,测量微位移的有效方法是应用光学干扰仪。我们在参考Elric W.Saaski 等人工作的基础上,根据现有条件研究了透射式Fabry-Perot 干涉腔型的光纤压力传感器。     

面向内燃机腔室压力监测的光纤F-P传感系统

本项目旨在实现内燃机腔室压力的精确监测,构建通过温度补偿,精确测量压力的光纤传感系统。利用串联Fabry-Pérot(F-P)腔结构光纤传感器,在测量压力信号的同时监测腔室内的温度。利用光谱仪采集双F-P腔的干涉光谱后,使用结合Buneman频率估计的FFT算法实现高精度腔长解调,并通过校准程序实现对压力信号的精确解算。项目成果将适用于内燃机腔室等高温、高压、强腐蚀和强电磁干扰环境下的压力监测。     

基于光纤传感的火灾检测技术

消防工程中，火灾自动监测报警系统有着广泛的应用前景，越来越成为消防安全必不可少的设备，要求其能准确及时地检测到火灾隐患。常用的火灾探测器大致有感温传感器、感烟传感器和火焰传感器等．文中将着重介绍半导体吸收式光纤温度传感器的原理，以及用此温度传感器作为火灾探测器来监测火灾发生的可行性．     

光纤传感干度测量仪研制

运用光纤传感技术研制的干度测量仪．通过水汽两相流在光学界面上不同折射率具有的不同反应．直接得出干度变化的响应值。从理论上分析了干度测量仪的工作原理，并实验证明可以连续、在线测量，可在高温、高压的狭窄空间工作。     

基于双晶体补偿的光纤电压传感器研究

本文根据横向电光穴Pockels雪效应原理,提出了一种基于双晶体补偿的新型光纤电压传感器结构。论述和分析了双晶体补偿的工作原理,研究了传感器的光路系统和信号处理方法,光路系统采用双探测器结构,信号处理采用DSP技术。并对传感器的性能进行了测试,测试结果表明双晶体补偿的电压传感器具有良好的线性度。     

基于光纤F-P滤波器的FBG传感解调系统

通过对光纤F-P滤波器原理的研究,提出了一种基于光纤滤波器的光纤Bragg光栅(FBG)传感解调系统,该系统不仅具有体积小、价格低、光能利用率高、操作简单等优势,而且可以直接输出对应于波长变化的电信号,实现准确的多点同时测量.通过该系统测出一组典型数据后再运用曲线拟合或者插值等相关运算便可以确定光纤光栅反射中心波长的微小偏移量,进而得到外界物理量的变化.对该方案的主要器件选择、软硬件设计进行了详细介绍.该解调系统的动态扫描范围达50 nm,分辨率达到2 pm.     

基于法珀腔光纤传感器的光纤智能夹层的研究

法珀腔光纤传感器是一种适合于智能结构自诊断系统的光纤传感器.在理论分析了法珀腔光纤传感器的基础上,对一种模块化的光纤自诊断系统--光纤智能夹层进行了研究,并对基于光纤法珀腔传感器的光纤智能夹层试件进行了四点弯曲试验.结果表明,光纤智能夹层具有易于制作,使用方便等诸多特点;智能夹层中光纤法珀腔传感器的应变与载荷之间具有良好的线性关系.利用智能夹层中的光纤传感器网络和先进信息处理技术,可以建立结构损伤主动、在线和实时监测系统.     

基于光纤传感的内螺纹参数非接触测量

针对传统内螺纹参数接触测量方法的不足,提出采用光纤位移传感的方法实现内螺纹参数的非接触测量。介绍了反射式强度调制型光纤位移传感器的工作原理,讨论了基于光纤传感的内螺纹参数非接触测量方法的检测原理;对光纤传感探头的设计进行了理论分析,并通过实验验证了光纤探头采用双层接收光纤结构的合理性。     

基于半导体激光器自混合干涉的光纤温度传感模型

设计了将半导体激光器自混合干涉技术应用到光纤温度传感的方法,建立了理想的理论模型。通过MATLAB仿真分析,证明此方法具有过程简便,干扰小和精度高等特点。通过测量激光器输出功率的拍波频率测量温度值,精度达到0.78℃/Hz,同时可以监测温度变化的趋势和快慢。     

基于高精细腔技术的红外吸收光谱型气体传感器

对红外吸收型气体传感器的工作原理进行了分析,设计了一种基于高精细腔技术的红外吸收光谱型气体传感器.并对设计的传感器进行了实验验证,结果显示在通入浓度为20 ppm的H_2S气体时能达到40的信噪比,测量结果准确;在低浓度时测量有一定的偏差.测量的浓度波动小于3 ppm.     

光纤温度传感器的应用及发展

详细地分析了国内外主要光纤测温方法的原理及特点，给出了不同方法的温度测量范围和性能指标，在此基础上提出了一种适用于燃气轮机工作温度测量的新型光纤温度传感器的结构设计和工作原理。