CLPG的分布式FBG解调系统仿真研究

从耦合模理论出发,运用传输矩阵法对级联长周期光纤光栅(C LPG)的传输光谱进行了仿真分析,提出了基于CLPG的分布式光纤布拉格光栅(FBG)解调系统.该解调系统将级联长周期FBG作为边缘滤波器,利用它的4个线性区同时解调4个FBG的传感信号.仿真结果表明:在CLPG的线性范围内系统检测的光功率与传感FBG所受轴向应变成线性关系,最高能检测到5.813×10-9的轴向应变传感信号.系统的应变灵敏度分别为-42.75,42.95,-43.15,43.35 mW/10-6.     

长周期光纤光栅组合透射谱的仿真研究

根据耦合模理论及模耦合方程推导了长周期光纤光栅的透射系数、反射比和级联长周期光纤光栅的透射系数表达式,用Matlab对其进行仿真研究,并总结了长周期光纤光栅透射谱特性随光栅长度、周期及耦合系数的变化规律,通过仿真实验验证了系统特性。     

长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究

利用模式耦合理论,对长周期光纤光栅透射谱谐振波长的温度特性进行了理论分析和数值模拟.结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层热光系数匹配的光纤,从而制作出谐振波长对温度变化敏感或者不敏感的长周期光纤光栅;采用高频CO2激光脉冲三束对称写入法制作长周期光纤光栅,并进行温度特性测试,结果表明,谐振波长具有线性响应的温度特性,灵敏度约为0.088 nm/℃,而峰值损耗对温度不敏感,起伏不超过0.5 dB.     

基于长周期光纤光栅的高灵敏度温度传感方案

长周期光纤光栅具有波长选择损耗的带阻滤波特性 .其谐振波长随光纤包层直径的减小而向长波方向漂移 .环境温度、外部折射率指数的变化会导致谐振波长位移 .由此提出一种敏感度增强的温度传感方案 .推导了长周期光纤光栅谐振波长与温度之间的关系模型 .在光纤纤芯中写入长周期光纤光栅 ,通过腐蚀方法减小其包层直径 ,随后在光栅外再涂覆聚合物包层 .用此器件测量所得温度传感特性 ,其实验结果与仿真结果基本一致。其温度灵敏度超过 5 .2 nm/℃ .     

镀膜长周期光纤光栅透射谱研究

基于三包层长周期光纤光栅的耦合模型,研究了镀膜长周期光纤光栅的光栅参数和膜层厚度对长周期光纤光栅谐振波长的影响。研究发现,当长周期光纤光栅的纤芯半径、折射率和周期增大时,谐振波向长波方向漂移;当长周期光纤光栅的包层半径和折射率增大时,谐振波向短波方向漂移。不同折射率的膜层介质其所对应的最优厚度(Optimum Overlay Thickness,OOT)不同,薄膜介质的折射率越高,对应的最优厚度越小,敏感区域范围也较窄;不同包层模式对应的最优厚度具体位置区别不大,较高阶次包层模对应的谐振波长在敏感区域范围内漂移量较大。     

关于光纤光栅应力传感及解调的研究

阐述了一种新颖有效的光纤光栅微应力传感及信号解调的方法,将光纤Bragg光栅在微应变作用下产生的波长变化用于传感测量,用一对光纤Bragg光栅进行信号解调,同时进行了温度补偿.理论上分析了传感的原理,实验上得到了线性度很高的响应.研究表明,本传感系统结构简单,操作方便,灵敏度高,可以识别1 με以下的变化.     

基于光纤光栅的多腔Fabry-Perot滤波器透射特性理论分析

理论分析了基于光纤光栅的全光纤多腔Fabry-Perot(FP)结构透射谱特性,推出包含任意多个腔时的传输矩阵函数通用公式以及对称两腔结构的能量传输率具体计算公式,给出在光栅阻带内中心波长处产生单谐振传输峰需满足的条件,并通过数值计算进行了验证。在此基础上比较分析了单腔与两腔FP结构下,中心波长1550 nm处产生谐振透射峰的光谱特性,结果表明引入两腔结构后谐振峰的平坦性及其过渡带滚降特性都得到了改善。详细计算并模拟了腔长及光纤光栅特性变化对两腔FP结构透射谐振峰谱型造成的影响,总结出滤波器设计原则,并得出结论:增大光纤光栅反射率能够优化谐振峰滚降特性,通过适当选取腔长及光栅反射率大小,此结构能够用于窄带单通道选择或多通道波长的解复用。     

测量液体折射率与浓度的光纤光栅传感器

基于长周期光纤光栅的耦合模理论,从简化的三层光纤模型出发,研究了外界环境折射率变化时长周期光纤光栅传输谱的变化,并对氯化钠溶液的浓度和折射率进行了验证。实验结果发现,长周期光纤光栅的谐振波长与氯化钠浓度的变化近似成线性关系,而与折射率成二次曲线关系,这与数值模拟的结果一致。采用长周期光纤光栅测量液体的浓度和折射率的方法结构简单,且传感信号属于波长解调,避免了光强波动及光纤损耗的影响,整个传感系统全光纤化,能够实现对环境介质的在线、实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

对温度不敏感的光纤光栅压力传感器

分析了光纤Bragg光栅传感器的温度、应变交叉敏感机制,提出了一种新颖的方法,并进行了相应设计：将两根不同波长的光栅粘贴在传感器同一轮辐的正反面上,两个峰有不同的应变响应和温度响应,通过测量两个峰的漂移,就可以解矩阵方程实现压力和温度的同时测量,有效消除了交叉敏感对轮辐式光纤光栅压力传感器的测量精度的影响。改进封装工艺,可以使该方法更简便。     

用于鉴别应变/温度的混合光纤光栅传感器的研究􀀁

本文首先介绍了光纤光栅应变和温度传感的原理,然后利用长周期光纤光栅和一般均匀周期光纤光栅对应变和温度响应的显著差异,将它们结合起来进行了用于鉴别应变／温度的混合光纤光栅传感器的研究。     

具有温度补偿的FBG电流传感器研究

采用双光纤Bragg光栅(FBG)和2种不同的解调方法实现对基于电磁力的FBG电流传感的温度补偿,对2种解调方法进行比较。实验结果表明:采用光谱分析仪(OSA)进行波长解调,测量范围为0.35～2.5 A,灵敏度为0.93 nm/A;采用滤波调谐进行光强解调,测量范围为0.30～0.70 A,灵敏度可达到9.6 nW/mA。     

基于温控Bragg光栅滤波器的光纤Bragg光栅动态应变传感系统

描述了一种基于温控光纤光栅解调的光纤光栅动态高精度应力测量系统.传感光纤光栅的Bragg反射光受到动态应力调制,反射光其后入射到温控光纤光栅滤波器,传感系统通过测量温控光纤光栅的透射光强变化实现了动态应力解调.温控调节温控光纤光栅,使传感系统始终处于透射光强对应力变化最敏感的最佳状态.利用光纤光栅滤波器的大斜率特性,实现了高动态精度的动态应力传感.以简支梁的自由振动作为研究对象,在有效探测简支梁带宽为1～3 200 Hz的谐振频率范围内获得了高达6.7×10-10ε/Hz1/2的动态应力测量精度.     

光纤光栅传感系统的现状及发展趋势

介绍了光纤光栅传感系统的构成,分析了光纤光栅传感系统所用的3种不同的光源LED,LD和掺铒光源的性能,阐述了光纤光栅传感器的工作原理和各种不同的温度和应力的区分测量方法,描述了滤波法、干涉法、可调窄带光源法等几种常用的信号解调技术,最后,提出适应未来的需要如何对光纤光栅传感系统的光源、光纤光栅传感器和信号解调进行优化。     

基于三角滤波器的光纤光栅交叉敏感技术研究

光纤光栅传感器对温度、应变都具有敏感性。在作为应变传感器使用时,为了保证测量精度,利用FFP(fiber Fabry-Pérot)干涉仪反射谱的上升沿和下降沿设计了三角陷波器,实现了光纤光栅应变的单参数测量,有效地消除了温度的交叉敏感影响。该方法具有原理简单、易于实现等优点,在-20~70℃温度变化范围内,应变误差为±4×10-6,能够满足桥梁测量中对该参数的要求。     

基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

一种高分辨力的光纤光栅悬臂梁动态解调技术

介绍了一种基于悬臂梁的匹配光栅测量和解调方案,在外界加速度作用下,一个光纤光栅受压,另一个光纤光栅受拉,使波长调谐的灵敏度增加了1倍。实验证明了该方法寓解调和温度补偿为一体的优越性,本解调方案的波长移动分辨力为0. 01pm,可实现高分辨力加速度测量。     

基于平衡PZT法解调的FBG传感器

提出了一种基于压电陶瓷叠堆驱动参考光纤Bragg光栅(FBG)扫描滤波的FBG传感器波长解调机构,设计了对称结构U型金属支架结构,并采用两侧粘贴光纤光栅的方式,同时对光纤光栅施加相等的预应力,这种结构扩展了解调光栅的扫描范围,平衡了压电陶瓷叠堆所受的拉力,增强了其运行可靠性,提高了扫描线性度.实验结果显示:在0-200...     

应变和温度同时测量光纤光栅传感器的研究

光纤光栅的出现给一直停滞不前的光纤传感领域带来了新的生机 ,但解决应变、温度的交叉敏感问题 ,实现应变、温度的同时测量一直是光纤光栅传感器的关键问题。从其产生机理出发 ,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展 ,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器系统     

光纤Bragg光栅传感器的解调方法概述

在各种光纤传感器中,光纤Bragg光栅(FBG)传感器是近几年来研究的热点。研究光纤光栅传感器的关键问题是光纤光栅的信号解调,即波长微小移位的检测问题。概述了光纤光栅传感器解调原理,并从响应特性分类角度对光纤光栅的几种解调方法进行了分析比较。