双F-P型高温/应变复合光纤传感器

针对机电设备多状态监测的需求,提出了一种新双F-P腔光纤温度/应变复合传感模型。该光纤复合传感器采用纯石英光纤作为材料,通过化学腐蚀法及使用准直毛细管制作了双F-P腔,分别用以温度和应变测量,并对制作的传感器进行了传感性能的模拟仿真和实验验证。实验结果表明:该双F-P腔光纤复合传感器测量的最高温度为1 000℃,温度灵敏度为10.998 pm/℃,满量程温度测量误差小于2%;该双F-P腔光纤复合传感器测量的最大应变为10 000με,应变灵敏度为3.268μm/με,应变测量误差小于2%。所提出的双F-P腔温度/应变光纤复合传感器实现了温度和应变的同时测量,可用于机电装备同一位置的温度、应变测量。     

宽带啁啾光纤光栅F-P腔磁场传感器研究

提出了一种结合反射光谱分析方法的全光纤微弱磁场传感器。利用两个啁啾光栅间隔一段距离构成一个全光纤的啁啾光栅F-P腔,将其粘贴在超磁致伸缩材料的表面构成一个磁换能器;采用条纹计数法对F-P腔的输出反射光谱进行解调,获得在外部磁场的作用下啁啾光栅F-P腔的腔长变化,从而实现对磁场的传感测量。实验结果表明:测量误差平均值为0. 43μT,方差为0. 3μT,系统的相位灵敏度为1. 62 rad/μT。提出的光纤微弱磁场传感器具有体积小、响应快、响应带宽大、可多点组网等优势,在未来微弱磁场的测量中有着巨大的应用价值。     

基于双金属膜和法布里-珀罗干涉结构的光纤温度传感器

研究了一种新型的光纤法布里-珀罗干涉腔(F-P腔)结构的温度传感器,该传感器的F-P腔由双层金属膜和光纤端面构成,当被测温度发生变化时,基于双层金属膜的"双膜热挠曲效应"使得F-P干涉腔长发生变化,从而导致F-P腔输出的光强发生变化,通过测量该光强的变化即可测定相应的待测温度.在理论分析的基础上,运用有限元分析软件ANSYS对传感器的结构参数进行了优化,并对加工和封装后的传感器进行了实验测试,实验结果表明该传感器在测温0 ～ 80 ℃的范围内灵敏度达到了 62.82 nw/℃,综合精度优于±0.7%.该传感器具有结构简单、成本低、量程可根据双金属膜参数自由选择以及灵敏度较高等特点.     

光纤F-P超声传感器设计实验研究

设计了一非本征光纤F-P传感器结构,建立了双波长光纤F-P传感系统的数学优化模型;设计了F-P干涉腔长度和两路输出波长,建立了基于光纤F-P传感系统的激光超声实验装置;定性研究了激光参数、试样参数与超声波形特性之间的关系.实验结果表明:该传感系统能有效地检测超声信号,操作简单,实现容易,经济成本低.激光超声波的波形特性在很大程度上取决于试样参数和激光参数.     

基于可调F-P腔的光纤气体传感器研究

设计了一种基于可调法布里—珀罗(F-P)腔的气体体积分数测量方案:引入标准光栅作为参考,解决了F-P腔选频特性受温度影响的难题;利用谐波检测的方法提高了测量的灵敏度;可以用于多种气体体积分数的检测;最后,利用乙炔气体进行了实验验证,取得了较好的效果。     

一种高方向灵敏度光纤F-P超声传感系统设计研究

针对光纤F-P超声传感器工作点易偏离问题,设计了基于双波长稳定技术的低细度光纤F-P传感系统,建立了双波长光纤F-P传感系统的DE算法数学模型,优化设计了一高正交精度光纤F-P传感系统,建立基于该传感器的激光超声检测系统,实验研究了该传感器探测超声信号的有效性和方向灵敏度。结果表明,该传感器可以有效检测试样中激发出的超声表面波信号。激发源与传感器轴向夹角为0°时,表面波幅值最大。随着激发源与传感器轴向夹角增大,表面波幅值降低。激发源与传感器轴线垂直时,幅值下降达80%,说明该传感器有很强的方向性。     

基于F-P腔形式的圆柱形声学共鸣腔自动化特征长度测量模型研究

开尔文作为热力学基本单位，其基准值由固定实物作为标准，故常会受到物理性质的影响，因此，决定开发新的定义方式以摆脱物理性质的依赖。玻尔兹曼常数作为新的定义元素其腔长应为绝对值，所以研究将选用F-P腔形式的圆柱形声学共鸣腔作为常数来源，并由此建立一套自动化测量腔长的模型，该模型基于小数重合法对腔体的等倾干涉形成环的直径进行测量，从而计算出腔体的特征长度，该自动化系统可以自动操控激光器、测量模块及计算模块等实现成本控制。研究进行9组重复实验，结果表明该系统能将重复实验的结果波动控制40 254 167 nm附近，且范围极小。以环境变量为研究对象的实验结果表明，同温度下的测量结果相差不大，腔体随温度增加而增加，最后为了提高精度，研究将不确定度来源及产生情况进行测量，结果将作为系统改进依据，从而提高精度。     

新型F-P腔滤波器的性能分析及控制

介绍了一种实用新型法布里珀罗(F-P)腔滤波器的结构设计和工作原理,它以光纤准直器与光学膜片组成F-P腔和以逆压电效应型微位移器进行腔长调谐。分析了F-P腔滤波器的机械特性及其对扫描特性的影响,通过调整输入波形的形式来修正F-P腔滤波器的扫描畸变,从而达到计算机控制F-P腔滤波器扫描的高精度和可控性。F-P腔滤波器的扫描位移可达到1μm以上,扫描频率高于160Hz,自由谱区达50 nm,扫描线性度为1%。     

基于光子晶体光纤F-P腔的高压电器温度传感器系统

基于光子晶体光纤F-P的窄带滤波特性和液晶折射率对温度变化敏感特性,提出了一种用于高压电器温度测量的温度传感器系统.该系统主要由液晶填充的光子晶体光纤F-P腔传感器、光纤F-P滤波器、放大电路和显示模块组成.将向列型液晶填充在光子晶体光纤F-P腔内,温度变化引起最大反射光强点波长的变化,采用光纤F-P腔滤波器解调出光波...     

基于倾斜光纤光栅的四波长传感解调研究

本文从倾斜光纤光栅（TFBG）的传输特性出发,利用了它的边缘滤波解调技术,研究了一种基于倾斜光纤光栅的四波长通道的传感解调。系统由两个耦合器、一个倾斜光纤光栅、四个传感光纤布拉格光栅和两个对应的探测器构成。实验结果表明了,在所测的温度范围内,四个不同波长的传感光纤光栅在解调之后所输出的光功率与温度都具有很好的线性关系,四个通道的温度灵敏度分别为-0.1072 nw/℃、0.1937 nw/℃、0.2987 nw/℃、0.2323 nw/℃。该方案的结构简单、灵敏度高、线性度良好,可以广泛运用于实际当中的温度测量。     

光纤法布里—珀罗传感技术及其工程应用

基于法布里—珀罗（F-P）干涉式原理的光纤应变传感器是近年来发展十分迅速的光纤传感器之一。综合目前已有的研发成果,介绍了光纤法布里—珀罗干涉仪（FFPI）的工作原理,包括本征型光纤法布里—珀罗干涉仪（IFPI）和非本征型法布里—珀罗干涉仪（EFPI）及其它基于FFPI原理的应变传感器,FFPI干涉腔腔长解调算法,应变式FFPI传感器类型,FFPI传感技术在结构应变监测中的应用,以及其相关问题与发展方向。     

非本征F-P传感器在瓦斯检测系统中的应用

详细介绍了非本征F-P光纤传感器的结构、特点和工作原理,阐述了非本征F-P光纤传感器在瓦斯检测系统中的应用。该传感器采用空芯光子晶体光纤作为载体,不受环境温度的影响,具有灵敏度高、抗干扰能力强、传输损耗小的特点,可显著提高瓦斯浓度检测的准确性和精度。     

光纤法-布应变传感器在桥梁状态监测中的应用

光纤法-布(F-P)应变传感器具有稳定性好、精度高、抗电磁干扰能力强等特点,在桥梁结构状态监测中得到日益广泛的应用.介绍了F-P应变传感器的基本原理、结构及系统,并将该系统实际应用于大桥结构状态监测中.测量结果表明:光纤F-P应变传感器的测量数据能够有效地反映桥梁结构混凝土内部受温度影响的应变变化,测量系统运行正常有效.     

光纤Bragg光栅校准可调谐F-P滤波器解调系统的研究

基于可调谐光纤(TF)Fabry-Pent(F-P)滤波扫描传感光纤Bragg光栅(FBG)反射的原理,针对可调谐光纤F-P滤波器的透射波长与驱动电压的非线性与不重复性,提出一种新颖的利用置于恒温箱内的FBG来提供波长参考,得到光纤F-P滤波器小范围内的电压—波长线性关系,对一温度传感器进行了试验检测,在30~130℃范围内,系统的平均偏差为0.52℃。     

基于光纤F-P传感器变压器铁心在线监测研究

利用变压器振动测试原理,运用光纤Fabry—Perot（F-P）振动传感器对变压器铁心的振动信号进行了在线监测研究。将光纤F-P传感器粘贴在变压器铁心上,直接提取变压器铁心的振动信号,这将避免传统的间接测量方法所带来的误差。分析了光纤F-P的测量原理,并建立了光纤F-P腔的数学模型。实验验证了空载状况下铁心的磁致伸缩率与输入电压呈很好的线性关系。     

基于光纤法布里-珀罗干涉仪的温度传感器

提出了一种基于光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪的温度传感器,传感器的敏感部分是一段两端研磨为平面的单模光纤,它的一端与一根单模传光光纤相接以形成一个反射面,另一端与空气接触形成另一个反射面,这两个反射面与敏感部分光纤形成本征光纤F-P干涉仪(IFPI).分析了该光纤温度传感器的温度响应特性,制作了传感器原理样机,搭建了测试平台,并对原理样机进行了测试.在25 ～30℃的范围内对传感器进行了标定,测得温度响应灵敏度为21.504·2πrad/℃,温度分辨率为0.046℃.实验结果表明:该传感器对温度有较好的线性响应和较高的灵敏度,且制作工艺简单,成本低,具有良好的应用前景.