基于悬臂梁啁啾调谐的光纤光栅滤波器

提出并发展了一种基于悬臂梁结构的啁啾光纤Bragg光栅(CFBG)啁啾调谐方案,获得了一系列性能优异的可调谐CFBG滤波器,包括调谐范围达到36 nm(1.8～37.8 nm)的带宽可变反射滤波器、色散在178～2 100ps/nm范围内可调的色散补偿器、基于取样CFBG或重叠写入CFBG的信道间隔可调谐滤波器等。这些FBG滤波器不但能维持较高的反射率,还能保持中心波长基本不变。     

基于悬臂梁的光纤光栅匹配解调系统

为了开发一种高精度低成本的光纤光栅解调系统,提出了一种基于悬臂梁的光纤光栅匹配解调方案,即利用ADC0804对PD信号进行采集,将采集的数据交给PC机进行处理,根据处理结果对步进电机进行控制;利用步进电机的角位移与控制脉冲的精确同步,通过机械装置带动悬臂梁自由端移动,实现对匹配光栅的拉伸控制,使其与传感光栅的中心波长一致,从而达到对传感光栅解调的目的.实验结果表明,系统的匹配灵敏度可达到1.3×10^-3nm/step,完全满足一般光纤光栅的解调要求.     

一种新颖的光纤光栅轮轴计数传感器

基于光纤Bragg光栅传感原理，采用双光栅匹配滤波强度解调方案，研制了一种新型的光纤光栅轮轴计数传感器。从理论上分析了该传感器的工作原理，并进行了实验研究，取得了理论与实验一致的结果。这种光纤类传感器具有不怕潮湿、粉尘、抗电磁干扰等优点。此外，由于使用双光栅匹配滤波强度解调方案，不必使用昂贵的波长解调设备，所以该传感器成本低，有望替代现有的电类产品，在工程实践中获得广泛应用。     

光纤光栅列车计轴系统的数据采集与处理

光纤光栅列车计轴系统是通过测量轮轴致使钢轨产生的应变进行轮轴计数的,其正常运行需要对应变数据进行准确处理.在对大量数据样本分析的基础上,制定了准确识别轮轴应变曲线峰值的约束条件,采用实时寻峰计数算法与此约束条件匹配,最终得到了适应现场多变的过车信号的算法,在京广干线连续千余次列车轮轴的计数正确率达到100%.     

光纤光栅传感网络对桥桩结构的健康检测

基于对实验桥墩应变点分布的有限元法分析,设计了相适应的光纤Bragg光栅(FBG)传感网络。传感网络根据土层结构分10层布置,每层包括8个FBG应变传感器和1个温度补偿器。对桥墩进行自平衡静载荷实验,分12次完成,每次加载2350kN并持续2h,FBG传感网络实时监测不同载荷下桥墩桩结构的应变分布。监测结果表明:与传统的载荷-位移(Q-S)曲线方法相比,FBG传感网络在桥墩承载实验中能全程反映整体桩结构的变化,实现对桥梁的健康安全检测。     

可调激光边沿滤波解调光纤光栅实时应变测量

提出了利用波长可调谐激光器对光纤光栅进行边沿滤波解调的新方法，该方法可实现多个测点动态应变的实时监测。实验将多个“贴片式”光纤Bragg光栅应变传感器固定在武汉长江二桥箱形梁的选定点上，这些应变传感器通过光缆串联并接回监控室，在监控室内使用可调谐半导体激光器做光源，利用边沿滤波解调原理，对多个测点的动态应变进行实时测量，得到这些测点的动态应变波形，取得了很好的实验结果。该解调方法适合于进行多点的实时应变测量，克服了边沿滤波解调只能进行单点测量的缺点。     

光纤Bragg光栅压强传感器研究

设计了一种用于测量模压腔体内大荷载压强的光纤Bragg光栅(FBG)压强传感器。模压腔体内的压强通过压杆作用到等强度梁上,导致粘贴在等强度梁上的光纤Bragg光栅的中心波长发生改变,通过波长解调仪检测光栅中心波长的改变量,测量模压腔体内的压强。实验表明:该传感器在很宽的压强测量范围内具有很好线性,并且测量灵敏度高、精度好。     

基于平面膜片温度压强同时测量的光纤光栅传感器

提出一种基于膜片的双光纤Bragg光栅实现温度与压强同时区分测量的光纤光栅传感器．分别将光纤Bragg光栅沿膜片的径向和环向粘贴在膜片上,当温度发生变化或者膜片受到压力作用时,都会引起光纤Bragg光栅蜂值波长偏移．由于温度的变化所引起的两栅波长偏移量是相等的,此时两光纤Bmgg光栅波长偏移量之差完全取决于膜片所受的压强,据此可以实现温度与压强的同时区分测量．该传感器线性度很好,可以用来同时区分测量温度在40～110℃,压强在0～6MPa环境中的温度和压强,其温度测量误差不大于1℃,压强测量误差不大于0．2MPa．     

裂缝损伤的光纤Bragg光栅传感检测 与应变片检测对比研究

为测试光纤B ragg光栅(FBG)传感器用于结构裂缝损伤检测的可靠性,利用FBG裂缝传感器与应变片传感器同时检测钢-砼组合桥面板模型砼顶裂缝损伤。模型试验经历了静载、疲劳和破坏3个阶段。试验表明:在未发生裂缝损伤的静载和疲劳阶段,两种方法测试结果一致。在破坏阶段,模型各处相继出现裂缝损伤。利用FBG传感器测得经历3×106次疲劳试验后,钢-砼组合模型发生裂缝损伤的临界应变值,之后随着荷载的增加,FBG传感器继续追踪损伤的发展,直至破坏完成,显示了裂缝损伤发生发展的全过程,这是传统电测应变片传感器无法做到的。与传统电测方式相比,FBG传感器显示了高灵敏度,高精度,高可靠性和测试范围大等优点,尤其对于损伤发生发展全过程的检测,具有较大的优越性。     

基于ASE光源解调的光纤光栅应变传感器

介绍了光纤光栅应变传感器的工作原理,提出了一种应用放大自发辐射光源(ASE)线性段对光纤光栅应变传感器进行解调的新方案.此方案所用装置结构简单,测量范围大,灵敏度适中,能实现静态和动态测量.实验中对悬臂梁的应变进行了测量,输出电压与悬臂梁的轴向应变成线性关系,与理论值符合得较好.电压/应变灵敏度系数为-4.003 5×10-3V/με,测量范围达到了1 106个微应变.     

利用波分复用器实现FBG动态传感解调

为解决因宽带光源光功率不稳定而造成解调误差较大,以及使用普通光纤Bragg光栅(FBG)解调仪器价格昂贵的问题,提出了一种利用粗波分复用器(CWDM)解调光栅信号的方案.根据FBG反射谱和CWDM边带的滤波特性,采用边带滤波的强度检测方法,设计的全光纤传感解调系统,用于对单点FBG波长移动的解调.运用MATLAB进行数值模拟,结果表明,系统动态范围宽,输出与输入呈线性关系,消除了因光源强度波动和光纤连接器不牢固引入的测量误差.     

色散线性度可调的大啁啾FBG色散补偿器

针对传统大啁啾FBG色散补偿技术中色散曲线线性度难以控制的问题,分析了相对啁啾系数比值与色散线性度之间的关系,依此提出一种基于大啁啾FBG的中继色散补偿器设计方案.该补偿器通过调节一阶和二阶啁啾系数的比值,实现色散曲线线性度可调的功能,且具有补偿带宽范围大、适合WDM系统远程中继补偿的特点.将该设计作为中继补偿器配置在500 km、8通道WDM系统中进行模拟实验,论证了该补偿器的效果.     

光纤光栅传感解调软件系统

分析了一种实用的新型光纤光栅传感解调软件系统OptSensor。该系统集成了对多种数据采集卡的支持，采用多种处理方法，既可以满足实时采集、实时分析的需要，又有试验数据脱机调试功能，具有较好的实用价值。系统还实现了解调结果可视化输出。     

可调谐掺铒光纤激光器在光纤传感中的应用

在光纤传感领域中,光纤光栅传感器若采用一般的宽带光源,从传感光栅反射的光会很弱,从而限制系统信噪比和分辨率.论文设计可调谐环形腔掺铒激光器,对激光输出功率和信噪比等参数进行分析,并将其应用于光纤传感解调,可提高光纤传感解调系统的信噪比及复用能力,优化传感系统性能.     

基于遗传粒子群算法的FBG传感网重叠光谱的解调研究

由于光源带宽有一定的范围,当光纤布拉格光栅(FBG)传感器的数量使用过多时会发生光谱重叠现象,所以会造成反射光谱的中心波长识别困难。为解决光谱重叠问题,通过利用光谱形状复用技术构造重叠光谱,并根据遗传算法和粒子群算法的特点,将二者进行结合形成了遗传粒子群混合算法,用于改进识别反射光谱的中心波长的收敛速度和精度。通过仿真实验结果可知,当FBG传感器的反射光谱发生重叠时,遗传粒子群混合算法可以实现对重叠光谱中心波长的识别,且识别误差范围在5 pm之内。该方法为解决因光源带宽而限制FBG传感器的使用数量提供了一种可行方案。     

基于CMOS的FBG传感网络图像解调技术研究

寻求一种低成本高性能的光纤光栅传感系统的解调方案是实现光纤光栅传感器实用化的关键问题之一。为了有效解调FBG传感网络,本文提出并实现了一种基于COMS图像传感器的FBG图像解调方案,将FBG网络的波长解调转化为FBG光斑图像解调。实验结果表明,本文提出的FBG图像解调系统具有精度高、复用能力强等优点,能够较好地满足光纤光栅网络解调系统的解调要求,具有较好的应用前景。     

抗干扰的光纤光栅边缘滤波解调技术研究

针对传统的光纤光栅边缘滤波解调系统中需使用双光功率计接收信号,而光功率计各自噪声的随机性,导致光功率计的噪声干扰无法消除的问题,利用光开关在光电接收处只使用单光功率计,达到解调并消除噪声干扰的目的,最终提高光纤光栅边缘滤波解调技术的抗噪声干扰能力。将该改进应用到悬臂梁拉力测试实验中,抗噪声干扰效果显著,可以避免使用复杂的波长解调设备,结构简单,有望在工程实践中获得实际应用。     

一种基于人耳听觉模型的窄带音频信息隐藏算法

为了更好地解决在窄带语音通信中进行强鲁棒性、高透明性信息隐藏这一难题，通过对人耳听觉和窄带通信系统模型的深入研究，提出了一种基于人耳听觉模型的窄带音频信息隐藏算法. 大量实验表明，该算法能很好地抵抗窄带通信中的D/A、A/D和信道噪声等攻击，具有很强的鲁棒性；在时域、频域，尤其是在听觉上具有很好的透明性. 同时，算法的隐藏容量可达20 bit/s，具备智能盲检测特性，有很高的实用价值.