基于纤芯偏移衰耗的单模光纤液位传感器

提出了一种基于纤芯偏移衰耗的全光纤迈克耳逊干涉型液位传感器.理论和实验结果表明,传感器的反射谱的条纹对比度受浸在被测液体中的干涉臂臂长影响,当液位变化0～30mm,干涉条纹对比度变化约3 dB,在线性区其液位灵敏度约为0.84 dB/mm.此外该传感器对温度不敏感,在30℃～80℃范围内,且没有任何温度补偿情况下,被测液位误差小于1％.该液位传感器有很好的鲁棒性和重复性,制作工艺简单,成本低,在实际工业应用中具有广泛的应用前景.     

空芯光纤多模干涉型光纤液位传感技术研究

为了测量液位高度变化,采用基于空芯光纤多模干涉效应的方法,研究了在外界介质影响下光源在空芯光纤中多模干涉所产生的干涉谱的变化,进行了基于空芯光纤中多模干涉效应的液位传感实验,研究了该液位传感器的干涉谱与液位变化的关系以及不同折射率液体对测量结果的影响,并分析了实验误差。结果表明,该光纤液位传感器的液位测量范围为0mm~55mm、液体折射率为1.33和1.35时,液位测量灵敏度分别为0.180nm/mm和0.224nm/mm。使用单模-空芯-单模结构的传感器进行液位变化测量是较为精准与可行的。     

一种全光纤拼接结构的MZI液位温度传感器

本文设计并制作了一种基于光纤马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer, MZI)的光纤液位温度传感器。该结构是由熔接在单模光纤(single-mode fibers, SMFs)之间的一段无芯光纤(no-core fiber, NCF)和一段多模光纤(multi-mode fiber, MMF)拼接而成。由于周围环境液位和温度的变化会导致干涉仪传输光模式改变,进而引起干涉光谱条纹移动。通过检测干涉光谱的两个谷值波长的漂移情况,便可获得液位和温度响应的灵敏度,利用灵敏度系数矩阵可实现对液位和温度的同时测量。研究表明,当液位升高时,干涉光谱发生红移;在0—36 mm液位变化范围内,其最大液位响应灵敏度为208.38pm/mm。当温度升高时,干涉光谱依然保持红移现象;在30—70℃温度变化范围内,其最大温度响应灵敏度为29.67 pm/℃。该传感器结构具有灵敏度高、测量范围大、制造简单、成本低以及液位温度同时测量等优点,在传感领域具有应用潜力。     

基于法布里-珀罗干涉的光纤倾角传感技术研究

提出一种基于法布里—珀罗(Fabry Perot,F P)干涉的光纤倾角传感器,该传感器由单模光纤和毛细管组成。首先,分析光纤干涉原理和倾角传感原理;然后,制作封装光纤倾角传感器;最后,完成光纤F P传感器倾斜实验,通过对采集得到的数据分析得到传感器倾角的响应特性,并进行温度实验探究温度对传感器波长漂移的影响。实验结果表明:在0°～10°测量范围内,测量角度和反射波长呈线性关系,倾角灵敏度为02031nm/°,线性度为099707;在45～49℃温度范围内,温度灵敏度为4777nm/℃,线性度为099934。该传感器具有结构简单、成本低、灵敏度高等特点,具有广阔的应用前景。     

CO2激光刻写长周期光纤光栅与光纤MZ结构的双参数传感特性

为了实现温度与应变的双参数高精度传感测量,提出了一种CO2激光刻写长周期光纤光栅（Long Period Fiber Grating,LPFG）与光纤马赫-增德尔（MZ）干涉型结构的光纤传感器,利用CO2激光刻写制作LPFG并利用错位熔接法制备光纤MZ结构,将二者级联并实时监测温度及应变变化时的透射谱变化,研究了其传感原理并验证了其温度及应变传感特性。实验结果表明:该双参数光纤传感器的LPFG仅对温度敏感,MZ干涉结构对温度和应变都敏感;在温度范围35~70℃时,LPFG特征波长升温灵敏度38.57 pm/℃,降温灵敏度39.17 pm/℃;MZ干涉结构特征波长升温灵敏度38.57 pm/℃,降温灵敏度为37.50 pm/℃;当应变范围0~450 时,MZ干涉结构加载灵敏度4.01 pm/,卸载灵敏度为4.24 pm/。为温度和应变的实时测量提供了一种灵敏度高、线性度好的光纤传感器。     

基于多模干涉的光纤温度传感器的BPM模拟与实验研究

针对多模干涉的光纤传感器,应用柱坐标下广角光束传播法(WA-BPM)建立了其内部光场的计算模型,研究其干涉场的分布及变化规律.以基于多模干涉的光纤温度传感器为例,分析了外界温度的改变对透射谱和特征波长的影响,并进行了温度传感测试实验.模型分析所得该温度传感器的灵敏度为12.13 pm/℃,与实验得到的11.87 pm/℃基本一致.该BPM模型可以很方便地获取传感器的透射光谱,从而更便于研究波长解调方法和技术.     

基于单模异芯光纤结构的液位传感器

提出了一种新颖的光纤液位传感器。在普通单模光纤(SMF)中间熔接一段细芯单模光纤(TCSMF),构成共轴光纤马赫曾德尔干涉仪(MZI)。液位的变化引起包层模与芯模的相位差发生改变,从而导致干涉仪的透射光谱发生改变。对传感器的工作原理和测量灵敏度及精度进行了理论分析,实验结果显示透射光谱中特征峰波长漂移量跟液位变化量呈较好的线性关系,且灵敏度随待测液体折射率的增大而增高,与理论分析结果相一致。测量得到纯水和饱和氯化钠溶液的测量灵敏度分别为0.160 nm/mm和0.228 nm/mm。该传感器采用全光纤结构,制备简单、测量精度高,可适用于折射率低于光纤包层折射率液体的高精度液位测量。     

基于长周期光纤光栅的光纤液位传感器

为了测量液位在警戒值附近变化的情况, 采用新款光纤熔接机制作了一种基于锥形结构的长周期光纤光栅测量液位的光纤传感器, 对传感器进行了理论分析, 搭建了液位传感实验系统, 根据传感器对外界环境的折射率灵敏度, 测量浸没在液体中的光纤长度。结果表明, 在0 mm~12 mm的液位测量范围内, 光纤液位传感器的峰值波长灵敏度和透射功率灵敏度分别是0.700 nm/mm和1.377 dB/nm。该传感器对液位变化测量较为准确, 且采用刻栅方式可有效解决传统长周期光纤光栅中存在的非对称模耦合和偏振依赖性高等问题, 同时具有制作简单、成本低和应用前景广泛等优点。     

基于马赫-曾德干涉的保偏光纤扭曲传感器研究

实现了一种基于马赫曾德干涉原理的扭曲传感 器,其主要通过将一段15mm长的保偏光纤(PMF)两 端分别与单模光纤(SMF)错位熔接构成。PMF的扭曲会导致沿两个正交偏振态传输的 光强发生变化,从而 导致干涉光谱中共振峰的强度发生变化。通过测量慢轴共振峰在顺时针和逆时针两个方向扭 曲0～180°的强 度变化,得到传感器的最高灵敏度为0.624dB/°·m－1,是 已有类似扭曲传感器灵敏度的两倍。本文扭曲传感 器结构简单,得益于实验中采用的强度解调方法,相比于相位调制型光纤传感器,价格更 低廉,在实际应用中具有更好的前景。     

近红外谱域显微干涉仪的位移传感特性研究

为研究近红外谱域显微干涉仪在近红外波段的位移传感特性,分析了条纹载频对位移量提取的影响,建立了测量光谱中心波长与干涉仪位移传感范围之间关系公式,讨论了光源可见光分量对近红外光栅光谱仪所记录条纹的串扰现象并提出抑制方法。构建近红外迈克尔逊型谱域显微干涉实验系统,单次测量位移量传感精度优于0.02 m。测量标准台阶板的台阶高度（其标称值为7.732 m）,测量偏差为0.044 m。采用近红外谱域显微干涉装置,无需轴向扫描即可实现位移量测量,将光谱仪记录的谱域干涉信号转换为随波数线性变化信号处理能有效提高位移传感精度,增大中心波长能够有效提高位移传感范围,在系统中加入短波截止滤光片则能有效抑制可见光分量对近红外光谱域条纹造成的串扰。     

传感器管理述评

 阐述了传感器管理的研究框架;综述了传感器级、平台级、网络级的传感器管理方法;回顾了传感器管理系统开发现状;分析了传感器管理的研究现状并展望了其未来研究的发展趋势.     

红外探测器振动试验中的传感器安装研究

介绍了振动试验的概念、目的以及各个组成部分,并对各种试验作了简单说明。通过振动试验可以检验红外探测器各部分的薄弱环节。为保证试验数据的准确性,其传感器起决定性作用。主要从传感器安装方法、安装角度、控制点选择等方面进行了分析。结果表明,正确的传感器固定方式可将系统静态噪声从0.105 mV下降到0.019mV。试验中传感器单点控制会造成探测器在一些频率点的数据放大22.9倍,而通过多点控制研究应用,可将振动量级控制在1.007倍,有效保证了振动试验的准确性。     

光子晶体光纤及其在传感器中的应用

光子晶体光纤(PCF)是一种新型光纤,其结构和导光机理都与普通光纤不同,呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,并因此受到广泛关注.PCF具有的特殊的性质扩大了光纤的应用领域.利用PCF的某些特性,可以制作性能优良的传感器.文章首先介绍了PCF的基本概念和主要特性,然后介绍了PCF在传感方面的几种应用.     

单个长周期光纤光栅实现横向负载和温度的同时测量

发现高频CO2 激光脉冲写入的长周期光纤光栅 (LPFG)的谐振波长的横向负载灵敏度具有很强的方向相关性 ,且在两个特定的负载方向上谐振波长对横向负载不敏感 ,而谐振峰幅值与不同方向的横向负载都有很好的线性关系。这种LPFG的谐振波长随温度变化而线性漂移 ,使谐振峰幅值对温度变化不敏感 ,由此提出了用单个LPFG的谐振波长和谐振峰幅值两个参量分别实现对温度和横向负载进行同时独立绝对测量的传感器设计方案 ,可望从根本上解决LPFG在测量中存在的温度和横向负载之间的交叉敏感问题     

全集成式流量传感器

本文介绍了利用恒定芯片温度原理工作的全集成式流量传感器,它由三部分组成.CMOS温度敏感级、CMOS运放和加热部分,这三部分由CMOS工艺集成在同一芯片上,不需附加工艺.本文在给出温度敏感级的理论分析和流量传感器工作原理的介绍后,报道了传感器用于气体流速(氮气)和液体(水)流速的测量结果,结果表明,该传感器具有如下特点:输出电平和灵敏度高(在传感器芯片温度T_c与流体温度了T_f之差为15℃、流速V_f为50cm/s的氮气条件下,传感器的输出可达500毫伏);响应时间快(在T_c-T_f=5℃、V_f=50cm/s时,响应时间为7秒);芯片尺寸小(2.02×1.62mm~2);成本低(因用普通工艺);用单5伏电源工作与微处理机自然接口等.对水流流速的试验还表明,该传感器特别适合于低流速水的测量.     

传感器的智能化及应用研究

介绍了智能传感器的构成，传感器智能化的原理，并以压阻式压力传感器为例研究了传感器智能化的硬件结构、软件设计及非线性与温度误差的修正，实验结果表明，温度变化和非线性引起的误差的95％得到修正，在10～60℃范围内，智能式压阻压力传感器的准确度几乎保持不变。最后，介绍了智能传感器的发展前景。     

传感器技术的新发展——传感器万维网

无人值守地面传感器(UGS)技术与无线网络技术相结合,大大提高了战场事态感知能力。它不仅使UGS的应用系统技术发生了革命性的变化,也为未来以网络为中心的全新作战方式提供了强有力的事态感知解决方案。随着微电子技术的不断进步,传感器技术的内容由原位传感器(或遥感器)扩展,增加了无线网络传输技术,把数据或信息直接传送到需要它的用户手中。传感器技术增加了新的技术内涵,在此基础上传感器万维网(sensors web)应运而生。本文还专门论述传感器万维网的全新的技术能力。     

无线传感器网络研究概述

集中传感器、计算机以及通信技术的无线传感器网络技术由于其良好的性能以及广阔的运用空间,得到了广大学者的关注和研究。基于此介绍了无线传感器网络的基本概念、属性,讨论了无线传感器网络的关键技术,并就使用领域进行了阐述。     

新颖补偿型光纤接近觉传感器结构参数优化的研究

简要介绍了一种新颖的具有对强度干扰进杆补偿的光纤接近觉传感器，重点研究基于传感器受结构参数变化影响最小的多目标优化模型，并得到传感器的最优结构参数，它对传感器的设计具有重要指导意义。     

基于无线SAW压力传感器的FADS研究

嵌入式大气数据系统(FADS)是先进的大气数据系统。由于SAW压力传感器能进行无线测量,将无线SAW压力传感器应用于FADS,与MIMU相结合使之成为廉价的微型组合导航系统。研究了FADS的基本原理、无线双单端SAW谐振器压力传感器的基本原理以及相关应用电路模块,并利用HP Esoft软件和SAW谐振器等效电路对无线SAW压力传感器进行了仿真。研究表明,无线SAW传感器能应用到先进的大气数据系统,具有重要的应用价值。