光纤振动传感器的信号检测电路设计

基于干涉仪的相位调制型光纤传感器具有极高的灵敏度,其中探测微弱光信号的光电信号检测电路起着重要的作用。针对光纤振动传感器系统,分析了PIN光电二极管前放电路和典型跨阻抗PIN-FET的组件电路,为减小前放I/V变换电路中跨阻阻值很大而带来的热噪声,设计了T型电阻网络。利用结构简单、性价比高的PIN光电二极管的前放检测和滤波器电路,对Sagnac干涉仪的输出的光信号进行了检测。实验表明该电路有效地降低了输出光电流噪声的均方值,其性能可靠,完全满足振动传感器的实际应用的测量要求。     

便携式心电信号采集电路设计

本文主要设计了心电信号采集电路模块,具有成本低、使用简单、数字化的特点,可以用于各种便携式心电设备以及用于社区医院、家庭的心电仪器。其组成有前置放大器、高通滤波器、低通滤波器、陷波滤波器、主放大器、程控增益放大器、A/D转换器、单片机、串行接口等电路。     

Bragg光纤光栅电流传感器的设计与研究

光纤光栅传感器具有体积小、灵敏度高以及电器绝缘性等优点,本文结合光纤光栅传感原理,设计了一种基于磁致伸缩材料调节布拉格光栅的光电流传感器,并从理论分析和计算机仿真方面进行了研究。论文针对传感信号的特点,采用了基于可调谐F-P滤波器的解调方案,并采用单片机进行信号处理及控制的方法,从而达到使用的目的。最后对系统进行了仿真,并对温漂造成的误差进行了理论分析,证明了温漂是造成系统误差的一个重要因素。     

适合ITU标准的σ形腔多波长光纤激光器

本文阐述了光纤激光器的组成及工作原理;为获得适合ITU标准的多波长光纤激光器,利用自制的4、8反射峰光纤光栅确定波长,采用σ形腔结构,获得了4、8波长同时激射的激光输出,并将8波长光纤激光器输出的8个单路波长进行分离。输出波长间隔满足ITU-T所建议的WDM光纤通信系统波长标准,没有调制时单波长线宽0.01nm。实验表明利用光纤光栅和普通掺铒光纤可以研制出满足ITU-T建议的WDM光纤通信系统波长标准的多波长光纤激光器。     

基于IEC61850的变电站监测系统设计

应用IEC61850通信规范,利用光纤Bragg光栅传感器作为智能电子设备的前端感知单元,采用光纤通信对某220KV变电站一次设备非电参量、塔架及边坡结构安全等进行安全监测。在JAVAEE平台下开发B／S模式的实时监控系统。在线发布监控信息并提供历史信息查询和趋势分析,通过检测部位预警阀值的设定提供实时预警。在前置主机预设16个继电器输出端口,为控制电路提供控制源。为了使系统具备良好的互操作性。实现设备及环境监测状态信息的共享,采用IEC61850标准建模,完成过程层和间隔层的建模设计．及IEC61850ACSI到MMS和XML的映射．利用XML对检测数据进行封装,实现实时监控服务器与电力调度及其它系统的上下行报文传递,达到检测信息共享的目的。     

基于光纤Bragg光栅的局放检测技术

为研究光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)技术用于检测局部放电(简称局放)超声信号的灵敏度和抗干扰性能,在实验室搭建了基于FBG的局放检测系统,对自由微粒放电和悬浮放电2种类型的局放信号进行了检测,并将检测结果与基于压电陶瓷(piezoelectric,PZT)传感器的局放系统进行了对比。此外,针对变电站存在的振动干扰和强电磁干扰,对系统的抗干扰能力进行了对比实验研究。实验结果显示:对于25 p C的自由微粒放电及130 p C的悬浮放电,基于FBG的局放检测系统和传统PZT局放检测系统均可测得明显的信号,前者可以取得与后者接近相同的灵敏度;对于振动干扰的情况,FBG及PZT局放检测系统均会测得明显的干扰信号,但信号的形状完全不同;对于强电磁干扰的情况,PZT局放检测系统会受到明显的影响,但FBG局放检测系统则能完全避开强电磁干扰。综合各项实验结果可得,相较传统PZT局放检测系统,FBG局放检测系统的检测灵敏度几乎一致,但抗干扰性能较优。     

高精度光纤光栅解调仪的研制及应用

介绍了光纤光栅传感器对温度及应变物理量的感应原理、Bragg光栅波长的解调方法,重点介绍了可调法布里 — 珀罗滤波法解调原理。阐述了高精度光纤光栅解调仪的系统原理、内部结构、关键技术、应用情况及数据分析等。实验数据表明,该高精度光纤光栅解调仪具有很好的测量精度和精度重复性。高精度光纤光栅解调仪适合于大坝和水利工程的安全监测,还适合于电力、交通、石化等行业中关于温度、变形等物理量的监测。     

基于光纤光栅传感器的变压器测温系统设计

阐述了基于光纤光栅传感器的变压器测温系统的工作原理和硬件、软件的设计过程.Bragg光栅的中心波长是温度的线性函数,由FBG-T-01光纤传感器通过波分复用原理构成光纤传感器阵列作为测温元件,运用可调谐发布里—珀罗腔(F-P)滤波解调法对波分复用的光信号进行波长的检测.为了能够及时发现变压器绕组温度异常问题,设计的变压器测温系统同时将测点温度和测点温升速率作为判据来判断变压器绕组温度是否正常.测试结果表明,光纤光栅测温系统精度高,稳定性好,能够很好完成变压器测温任务.     

解调仪通信接口识别与串扰隔离

为提高设备的通用性,设计一种光纤Bragg光栅解调仪串口和USB口通信的接口识别与串扰隔离电路。该电路主要由反相器集成电路74HC14、模拟开关集成电路74HC4066和比较器LM324组成,由解调仪自带的电源转换模块供电,实现U口识别和上电自动通信的功能。通过分析USB/RS232转换原理和FBG解调仪内部元器件的电气特性,并利用示波器对串口通信时数据接收端(RXD)和发送端(TXD)的电平分别进行检测,验证了该电路的通信接口串扰隔离作用,提高了上位机接收数据的可靠性。     

电力电缆接头测温系统的设计

电缆接头是电缆的薄弱环节,电缆接头温度是反映其运行状态的重要参数。为及时准确了解电缆接头的运行状况,设计了电缆接头温度在线监测系统。首先根据传热学理论,分析电缆接头的传热形式和特点,应用有限元分析软件求解电缆接头的温度场分布。然后根据光纤Bragg光栅(FBG)的传感原理,采用热反应灵敏的光纤光栅传感器和精度较高的微型光谱仪设计测温系统,其中对传感器进行优化设计,并通过包绕方式安装传感器。该系统不受电磁辐射的干扰和光源波动的影响;传感器可在一条光纤上串接复用,实现准分布式测量。实验表明,该系统可以实时监测电缆接头的温度变化,实现电缆事故预警。     

基于ARM的嵌入式光纤布拉格光栅解调系统

分析光纤光栅传感原理,阐述可调光纤F-P滤波器的工作机理和特点,并介绍了基于ARM实现光纤布拉格光栅（FBG）传感器的解调系统的硬件结构和软件设计。采用三星公司的S3044BOX对经过可调谐F-P腔解调后的波长信息进行采集,并对得到的数据进行处理。实验结果表明系统可以满足一般的工程要求。     

干涉解调技术在光纤光栅传感系统中应用

为将光纤光栅的传感特性应用在结构健康监测系统中,采用迈克尔逊干涉解调的方法,取得0.3950°/με的传感灵敏度,本系统可广泛的应用在民用和国防领域的静态应变和动态应变的检测中.     

一种准分布式光纤光栅传感实验仪的设计

本文设计的实验仪采用FBG应变传感原理、准分布式技术和匹配光栅解调法,克服了现有同类仪器相对缺乏且多为单点测量的不足.本设计采用结构相同的双悬臂梁分别作为传感与解调机构,应变的模拟与测试在仪器内部即可实现.该实验仪可完成FBG准分布式实验教学,作为相关课程的教学实验设备;亦可用作解调仪对外界匹配光栅的传感量进行解调.     

变压器绕组测温光纤光栅传感器设计及性能测试

为实现油浸式变压器绕组温度的直接测量,设计并制作了预埋光纤光栅传感器的绕组电磁线,对电磁线结构及绕组制作工艺进行了适当的改进,对绕组电磁线预埋光纤光栅传感器制作过程中的应力状态进行了监测,并对其测温性能进行了测试。结果表明:绕组电磁线预埋光纤光栅传感器制作过程及线圈绕制过程中光纤光栅传感器受到的应力较小,光纤光栅传感器保持了良好的机械强度和测温性能,其测温线性度>0.99,灵敏度约为10pm/°C,与理论值接近,测量准确度可达到±0.5°C,可满足变压器绕组温度精确测量的要求。     

单片机光纤光栅传感器匹配解调系统

通过对双光纤光栅并联匹配解调原理的研究,提出了基于MSP430F1612单片机的光纤光栅传感器解调系统。利用曲线拟合的方法对压电陶瓷驱动电压与波长偏移量的数据进行拟合计算,实现光纤光栅解调的目的。本文给出了该方案软硬件设计,并对匹配解调法的发展前景进行了论述。     

啁啾光纤光栅制作方法

啁啾光纤光栅是一种可用于光纤通信、光纤传感和光纤光源等光纤技术的重要器件。如何有效地制作所需要的啁啾光纤光栅是一个广为关注的问题。本文对观有的啁啾光纤光栅制作方法作了简单介绍和比较，讨论了各种方法的缺点。     

基于光纤光栅的开关柜温度在线监测系统设计

文章首先讨论了高压开关柜温度监测的意义及现有的几种测温方法,通过对几种测温方法的比较,介绍了光纤光栅测温法应用于开关柜测温的优势.文章设计了基于光纤布拉格光栅的开关柜温度在线监测系统,阐释了感知层、传输层和监控层3层系统结构,给出了光纤布拉格光栅的布设方式,最后设计了监控软件功能,并对需要解决的关键问题进行了研究.     

基于光纤光栅的高压开关柜温度监测系统设计

基于高压开关柜温度在线监测的重要性,论述了目前几种常见测温方法的缺点,以及在高压开关柜中使用光纤光栅测温法的优势。设计了基于光纤光栅的高压开关柜温度在线监测系统,以实现对高压开关柜接头温度的在线监测,并且对其中的感知层、传输解调层、监控层作了介绍。介绍了光纤光栅测温的原理、光纤光栅解调仪以及光纤传感器的安装,开发了对应的上位机监测软件。高压开关柜全天温度数据的监测结果表明,系统能够正常工作。     

埋入35kV干式空心电抗器的光纤布拉格光栅测温研究

针对干式空心电抗器高电压和强磁场的极端环境,采用埋入式光纤布拉格光栅测温技术,实现了对35 kV干式空心电抗器工作状态下的温度监测。研制出一种结构简单、体积小且抗电磁干扰的光纤布拉格光栅温度传感器,将传感器埋在导线外包封层表面相邻两根通风条之间,距离电抗器上沿约40 cm。温升实验结果表明,达到稳定状态后,最内导线层与最外导线层温度较低,分别约为82℃和72℃;中间各层温度相接近,分布在90~100℃之间,其中第6导线层温度最高约为100℃。埋入式光纤布拉格光栅温度传感器稳定可靠、准确度高、抗电磁干扰,能够实现极端环境下对35 kV干式空心电抗器温度的在线监测,对维护电网的安全稳定具有重大意义。