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。     

基于叠加级联长周期光纤光栅的温度和应变传感的理论分析

设计了一种基于叠加型级联长周期光纤光栅的温度与应变双参量同时测量方案，该方案结构小巧、成本低、制作简单。方案在同一段光纤上重叠写入周期为的两个子栅，构成了叠加型级联长周期光纤光栅，这种叠栅的透射谱稳定可控，避免了串联式长周期光纤光栅透射谱谐振峰过于密集多峰、过于敏感不适合作为测量标的的缺陷。通过数值方法分析了不同周期、不同阶次谐振峰分别与温度及应变灵敏度的关系，仿真表明：在给定参数下，光栅的周期越大、两子光栅的周期差也越大时温度与应变灵敏度也越高，选用的两个谐振峰阶次越高、阶次的差异越大时温度与应变灵敏度也越高。利用仿真结果设计了增敏的传感解调矩阵，并对矩阵进行了摄动分析，结果表明得到的解调矩阵相对于其他方案的条件数更低，有效提高了传感器的抗扰性，减小了测量误差对测量精度的影响。     

一种免受温度影响的双光纤光栅应变传感器

应用温度补偿原理,设计了一种新颖的不受温度影响的双光纤布拉格光栅测应变传感结构.基于理论分析,得出了此传感结构的应变与布拉格波长相对位移量之间的关系,给出了应变灵敏度的解析表达式.实验结果表明,此传感结构对应变的响应曲线具有很好的线性度和很高的灵敏度,并且不受温度影响;在0～0.8 mm的应变范围内,应变灵敏度为0.171nm/με,比单光纤光栅传感结构提高一倍;在-25～60℃的温度变化范围内,两光栅的布拉格波长差没有发生明显变化,传感结构不受温度影响.     

光纤光栅传感器应力补偿及温度增敏封装

针对光纤光栅温度传感器的交叉敏感问题,提出了一种光纤光栅温度传感器的铝盒封装工艺,并对铝盒封装光栅温度传感器的温度和应力特性进行了理论分析和实验研究.研究表明,该封装有效地减小了光纤光栅的应变灵敏性,并将光纤光栅的温度灵敏度提高到裸光栅的1.8倍.     

光纤光栅传感的实验研究¹

本文研究裸光纤光栅在轴向拉力作用下的应变特性，测出高掺杂光敏光纤的杨氏模量为（１．０６４Ｅ＋１１）Ｎ／ｍ＾２，给出了它的反射谱随温度变化的实验曲线，测得其受拉力作用时的断裂阈值为１．０７８Ｎ。     

多模光纤光栅的应变传感特性

主要对多模光纤光栅的应变传感特性进行了实验研究,实验结果表明,光纤光栅的Bragg波长随轴向应变的变化呈现出良好的线性关系,而且其重复性相当好。实验测得的应变灵敏度为0.0011nm/(×10-6),与理论计算值相符。这些特性与单模光纤光栅的传感特性基本相同,因此可以用多模光纤光栅代替单模光纤光栅制作光纤传感器以降低成本。实验结果可以作为对光纤光栅进一步深入研究的参考。     

少模光纤光栅的飞秒激光制备及其特性

利用飞秒激光和相位掩模法在少模光纤中成功制备了光纤布拉格光栅(FBG),并对其反射光谱特性和高温应变传感特性进行了研究。结果表明:少模FBG的反射光谱中具有3个主反射峰,分别对应不同模式的自耦合和模式之间的互耦合。该FBG在800℃以下具有很好的温度响应特性,温度灵敏度为14. 27 pm/℃,且在500℃时具有很好的应变响应特性,应变灵敏度为1. 77 pm/10~(-6)。其有望在高温应变传感和多波长光纤激光器方面得到一定的应用。     

高温光纤布拉格光栅“T"型应变片技术研究

对一种适于300℃高温环境下应变检测的光纤布拉格光栅应变片技术进行了研究。选用聚酰亚胺涂覆层光纤制备了耐高温光纤布拉格光栅,并对制得的高温光纤布拉格光栅的进行了八小时高温煺火性能测试。设计了适于二维表面应变检测的“T”型高温恒弹合金光纤光栅应变片,对应变片的封装工艺方法进行了研究,最后采用等强度悬臂梁方法,对封装的高温光纤光栅应变片进行了高温性能和应变性能测试,测得了光纤光栅“T”型应变片对温度和应变的灵敏度,验证了高温光纤光栅应变片的工作适用性。     

夹持式封装低温敏FBG应变传感器的设计

设计了一种两端夹持式封装的低温敏FBG应变传感器.利用金属内、外管产生的膨胀差值引起的光栅波长变化量,与热膨胀和热光效应引起的光栅波长变化量抵消,实现温度补偿,金属内、外管隔及隔温套管与夹持支座内部均采用粘结剂连接后实现对光纤光栅的封装.标定试验表明:该传感器的温度灵敏度为0.78 pm/ ℃,是裸光纤光栅温度灵敏度的7.2%,大大降低了对温度的灵敏性,应变灵敏度系数为1.377 pm/ ℃.     

光纤光栅与电阻应变片应变测量的对比分析

基于等强度标准梁应变实验,对光纤光栅与电阻应变片两种应变测量方法进行了实验对比,结果表明,光纤光栅方法应变测量数据的线性度、灵敏度与理论计算值符合得很好,光纤光栅方法测量应变是可行的、有效的。     

基于背向拉曼散射的分布式光纤温度 传感器APD最佳雪崩增益的分析

本文分析了基于背向拉曼散射的分布式光纤温度传感器中光电接收用雪崩光电二极管雪崩增益对接收电路信噪比的影响,给出了使传感系统接收电路输出信号信噪比最大这一最佳意义下APD雪崩增益的表达式并进行了分析,实验结果和理论分析基本一致。     

基于新型稀土发光材料的荧光光纤温度传感器系统

将稀土发光材料Y2O2S:Eu Fe2O3与Y2O2S:Eu等其它稀土发光材料进行了对比研究,研究结果表明Y2O2S:Eu Fe2O3具有高出Y2O2S:Eu近一个数量级的紫外激发效率.以Y2O2S:Eu Fe2O3为温度敏感材料设计强度比型荧光光纤温度传感器,实验结果表明该荧光材料用于温度测量性能优良.     

煤矿多媒体安全监视监测信息管理系统的研究

文章分析了多媒体技术在矿山中的实际应用,讨论了多媒体光纤工业电视系统的组成、特点及功能,并与其它监测、监控、信息管理系统联网,形成煤矿多媒体安全监视监测信息管理系统。     

一种适用高压变频器的光纤电流检测系统

针对目前存在于高压变频器中的强电磁干扰、绝缘复杂等技术问题,利用光纤电流检测抗电磁干扰能力强、完全电气隔离等优点,在光纤电流传感器原理的基础上,研究一种适用于高压变频器的基于法拉第磁光效应偏振态调制的全光纤电流检测系统,改进目前高压变频器电流检测环节。该研究应用高圆双折射光纤有效抑制光纤中固有的线性双折射,通过改进双光路检测结构简化检测系统,经过理论分析和实验证明高圆双折射光纤电流检测系统线性度良好,且实时性好,适用于高压变频器。     

迟滞和蠕变补偿的F-P滤波器波长解调方法研究

在光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating, FBG)的波长解调方法中,可调谐法布里-珀罗(Fabry Perot, F-P)滤 波器解调法使用较多,但F-P滤波器中锆钛酸铅压电陶瓷（Pb(Zr1xTix)O3,PZT）的迟滞和蠕变使F-P滤波器输出波长随时间非线性变化,带来波长解调误差大、传感检测精 度低的问题。本文从研究F-P滤波器中的PZT迟滞和蠕变特性入手,提出了一种基于热标准具与PZT迟滞和蠕变补偿控制的F-P滤波器解调方法。控制PZT的驱动电压随时间非线性改变,使宽带光源经过F-P滤波器输出的波长能随时间等间隔变化,获得了随时间线性变化的标准具透射谱峰值波长,作为波长标尺的“刻度线”,为解调传感光栅的波长提供精确的波长基准。利用FBG测温的实验结果表明,本文提出的方法与未进行迟滞和蠕变补偿控制的方法相比 ,温度测量精度提高约20倍,温度测量误差小于0.5 ℃。     

基于去均值归一化互相关方法的 复合材料板低速冲击定位

为了实现无需先验知识的复合材料结构低速冲击定位,提出了一种基于去均值归一化互相关的冲击定位方法.采用归一化互相关方法,首先对所有冲击样本信号和待定信号进行去均值归一化,然后计算样本信号和待定信号的综合互相关值,最后确定定位参考区域,通过样本信号与待定信号间的互相关结果来评估冲击位置.实验结果表明该方法可以准确评估复合材料板低速冲击位置,其中最大误差为34.76 mm,平均误差为11.07 mm.     

光纤生物传感器系统中光纤连接器的性能分析与优化设计

在已构建的全光纤结构生物传感器的基础上,对系统中关键器件--光纤连接器中的信号收集效率和噪声进行了理论分析.针对荧光信号传输的特点,采用光纤端面光强均匀分布的模型,运用重叠面积积分的方法推导出计算信号耦合效率的公式,计算了各种连接器结构下的信号耦合率,以求达到最好的接收效果.并分析了主要噪声的影响,通过建立的模型,给出了抑制噪声的方法和结构参数.最后根据实验得到的结果,分析了现有系统的连接器,并提出了改进方法.     

基于光纤传感网络的变截面复合材料低速冲击定位

为了检测复杂复合材料结构的冲击内部损伤位置,构建了基于光纤传感网络的变截面复合材料板低速冲击监测系统。采用可检测结构应变场的光纤光栅传感器,在恒温下监测并分析了变截面复合材料板的冲击响应信号,利用经验模态分解方法提取冲击信号频谱特征,通过自回归模型将频谱特征量建模,最后利用样本信号与待测信号之间的马氏距离判定冲击信号位置。实验结果表明基于光纤光栅传感网络、经验模态分解和自回归模型的变截面复合材料板低速冲击定位方法可行且最大相对误差为4.27%。     

矿用GEPON系统的研究与实现

针对煤矿综合自动化系统中数字化工业电视信号、监测监控信息、语音信息的综合传输要求,结合国际电讯接入网技术的发展成果,研制推出了一种新型综合监控主干网络系统——矿用GEPON系统。文章阐述了矿用GEPON系统的基本要求,分析了各种备份GEPON系统的结构特点,提出了一种兼顾成本、性能、施工的矿用GEPON热备自愈环。该系统具有成本低、宽带、可靠、稳定、易于安装维护等特点。