光纤微弱磁场传感器技术研究进展

文章扼要评述了光纤微弱磁场传感器的工作原理及在换能器、信号处理感器等阵列等方面的研究进展。     

光纤传感技术

光纤传感器的研究在国外是从1977年开始的.几年来,研究进展迅速,目前已有大约60种不同型式的光纤传感器,包括磁的、声的、压力的、温度的、加速的、陀螺的、位移的、液面高低的、扭转的、电流的和应力的许多不同的光纤传感器.经过几年的研究,传感灵敏度提高了许多倍,超过从前非光纤传感器的性能.这表明,光纤传感器大有发展前途,但也应承认还有许多实际问题尚待研究解决. 光纤传感器的明显优点有:1.比原有的非光纤传感器提高了灵敏度;2.几何上的易变性,可以按需要构成任意形状的传感器;3.技术方法的共同性,可以对各种不同的物理扰动,例如声、磁、旋转、温度等变化,做成相互类似的传感器;4.由于光纤是介质,它可以在高电压、大噪声、高温、有腐蚀性、或有其它应力的环境中起传感作用;5.它可以与光纤遥测技术配合一     

葡萄牙的光纤传感器技术

概述了葡萄牙在过去的15年间在光纤传感方面开展的研究和开发活动。探讨了不同的专题。包括干涉型、强度和布喇格光栅光纤传感器，信号处理和多路复用技术，光学电流传感器．以及一些参考性的现场试验和应用。概述了针对本课题葡萄牙现在和将来进行研究和开发活动的适用准则。     

双通道光纤气压传感器系统设计

介绍了一种新型双通道光纤气压测量系统的原理和结构组成.该系统由双通道光纤位移传感器和高精度金属膜盒组成,用光纤位移传感器检测气压变化引起的膜盒自由表面的位移.气压测量系统的输出特性参数与系统光源的光强无关,只取决于系统气压传感部件的结构参数.系统的信号处理电路包括光信号前置放大电路、窄带滤波电路、真有效值转换电路以及A/D转换和单片机电路.根据实验测定的系统输出特性,该系统的测量精度达到±0.1 hPa,分辨率小于0.2 hPa.     

耦合型光纤振动传感器设计与分析

根据单模光纤耦合器的耦合比对耦合区长度变化敏感的特点,提出了一种耦合型光纤振动传感器,并设计了相应的解调系统对传感器的响应进行光电转换和信号处理.为了验证耦合型光纤振动传感器的性能,把一个动圈式振动传感器同时放置在试验台上,用橡皮锤敲击试验台,两个传感器的测量结果相吻合.实验证明,耦合型光纤振动传感器能够满足振动测量的要求.     

机敏材料与结构内的光纤损伤探测系统

本文综述了近几年来机敏复合材料与结构中损伤探测系统的研究概况，包括各类光纤损伤探测阵列及其信号处理技术的研究进展。     

一种低成本透射光谱强度调制型光纤温度传感器

提出了一种低成本的新型强度调制型光纤温度传感器。该传感器主要由宽谱光源、三端口光环形器、光纤耦合器、偏振控制器、PMF光纤、光电探测器,以及信号处理单元组成。在较短的PMF光纤条件下,温度变化会对PMF光纤双折射产生直接影响,导致两相干光束产生一定的相移变化,使经过Sagnac环干涉后具有不同的透射光谱,即发生波长漂移。利用光电转换和信号处理,将检测到的光信号转换为电压信号,对其进行解算从而完成对温度的检测。在无需光谱分析仪的情况下,通过对Sagnac干涉仪的透射光谱进行信号处理,根据随温度的变化函数解算出测量温度。在25~50.5℃的温度范围内进行了实验,测试结果表明该光纤温度传感器的灵敏度为0.066mW/℃,分辨率为0.34℃。     

光纤传感器在海洋科学领域的应用与研究进展

详细论述了光纤传感器在海洋科学领域,包括海洋的温度、压力、盐度、pH值、溶解氧浓度和浮游植物的叶绿素a的浓度等方面的应用与研究进展,对传统测量方法和光纤传感技术测量方法进行了比较。可以预见,光纤传感器对保护和监测海洋环境、开发海洋资源以及发展海洋养殖业具有重要的现实意义。     

光纤隐失波生化传感研究进展

光纤隐失波传感器具有设计简单、灵敏度高、易与其他传感技术相结合的特点,被广泛应用于生物和化学传感领域.概述了光纤隐失波传感的定义和常用的光纤种类;总结了光纤隐失波传感器的优化方法和原理;回顾了石英光纤以及硫系光纤在生化传感领域的研究进展,并展望了今后的发展方向和趋势.     

光纤传感技术在煤矿中的应用研究

本文综述了作者近年在光纤传感技术领域的研究进展,其中包括光纤瓦斯气体传感器、光纤温度传感器,并且对其在煤矿中的应用前景作了探讨。     

基于锁相放大器的光纤电流互感器研究

为了测试光纤电流互感器中由于Faraday效应引起的旋转量,提出了采用锁相放大器处理信号的方法,改进了传统的将交流成分与直流成分相除的方法。系统将采集信号做单端电压输入测试和差分电压输入测试,并比较了单端输入与差分输入的测试效果,定性分析了输出幅值与被测电流的关系。测试结果表明,锁相放大器输出幅值与被测电流具有线l陛关系,且差分输入较单端输入幅值大、线性度好、对外界干扰抑制性强。其成果为进一步研究基于旋光效应的光纤电流互感器的应用奠定了基础。     

可编程光纤传输实验系统的设计

设计了一套以光收发模块为核心的数字信号光纤传输实验系统.数字信号处理部分选用了复杂可编程逻辑器件EPM7128SLC84-15,通过拨码开关可以产生伪随机序列并作为输入信号进入EPM7128输入端,对其进行任意编码后,信号进入光纤传输.接收端再进行解码处理,并用LED或示波器显示结果.实验系统工作可靠稳定,其不仅可用于数字信号光纤传输实验教学,而且在较短距离、较大容量的局域网信号传输中具有实用价值.     

采用多模光纤透镜的光纤麦克风理论与实验研究

对现有强度调制型光纤麦克风做了分析和讨论,采用单模光纤(SMF)熔接多模光纤(MMF)的方法设计了一种新的反射式光纤麦克风。适当长度的折射率分布为抛物线形的多模光纤具有准直透镜的作用,直接熔接在单模光纤上,可以使光纤麦克风进一步微型化、成本低廉化。用单频正弦波信号做声源测试该光纤麦克风,输出正弦波电压信号与声源频率一致,振幅随声源振幅线性变化。结果表明,该结构的光纤麦克风在原理和实验上可以用于语音通信中。     

Performance analysis of slotted fiber-optic code-divisionmultiple-access (CDMA) packet networks

This paper examines code-division multiple-access (CDMA) techniques used in slotted fiber-optic packet networks. Since the inherent properties and signal processing of the conventional communication channels are different from those of the fiber-optic channels, new code sequences must be constructed for fiber-optic applications. The goal of our research is to analyze the performance of fiber-optic CDMA packet networks using code sequences with given orthogonality properties     

Single-Threshold Processing for Orthogonal Likelihood-Ratio Detection with Application to FSK Fiber-Optic Communications

The conditions under which processing reduces to a single threshold comparison is derived for the binary orthogonal likelihoodratio, detection of a signal embedded in additive, independent noise. The range of the signal and noise is assumed to be discrete. Optimal processing of the observation vector, as Well as two commonly used ad hoc processing schemes, are discussed. It is shown, in all three cases, that single-threshold processing is optimal, provided a weak condition on the noise is satisfied, independent of the signal. The results are presented in the context of a PCM/FSK photocounting fiber-optic communication system in which the noise is considered to be of the Poisson or avalanche types. Although single-threshold processing is shown to be optimal in most cases, examples are presented where single-threshold processing is not optimal.     

Emerging optical code-division multiple access communicationsystems

All-optical systems, which perform signal processing functions optically so that the signal conversion from optical to electrical is done only when desired, are considered. Three such schemes are discussed, namely, fiber-optic code-division multiple-access (CDMA) systems, neuromorphic CDMA systems, and ultrashort-light-pulse CDMA systems. Fiber-optic CDMA systems in which incoherent optical signal processing techniques are used to establish optical CDMA systems are first examined. In particular, a novel class of sequences for incoherent fiber-optic CDMA systems, called optical orthogonal codes, are discussed. The codes are then applied to neuromorphic optical systems, and various applications of the networks are examined. Recent experiments that demonstrate the ability to encode and decode extremely fast, femtosecond optical pulses and that suggest the possibility of ultrahigh-speed CDMA systems based on ultrashort light pulses are described     

Voltage-controlled optical/RF phase shifter

A new fiber-optic device designed to steer the radiation beam of a phased-array antenna has been demonstrated. A radiofrequency (RF) signal at 125 MHz is generated via photomixing at the output of a single-mode fiber-optic interferometer. The phase of the electrical signal is shifted over several cycles in direct proportion to a voltage applied to an optical controller. The controller consists of a Pockels-type optical phase modulator located in one arm of the heterodyne interferometer. Rapid changes in RF phase are feasible. A miniature low-voltage version of the device, based upon integrated optics, is proposed.     

光纤数据接收单元的设计和实现

完成了用于某数字阵雷达试验阵系统光纤数据接收单元的设计和开发工作。该单元作为雷达T/R组件和信号处理分系统之间的桥梁,通过光纤完成雷达回波数据的接收,同时可以实现雷达回波数据一个重复周期的乒乓存储和传输。除此之外,光纤数据接收单元实现了与雷达定时监控分系统的串口通信功能。给出了一种基于FPGA和光纤接收模块的实现方案,介绍了光纤数据接收单元的系统构成、硬件接口电路设计以及FPGA中各个控制模块的开发。     

Performance analysis of unslotted fiber-optic code-divisionmultiple-access (CDMA) packet networks

This paper examines code-division multiple-access (CDMA) techniques used in unslotted fiber-optic packet networks. Since the inherent properties and signal processing of the conventional communication channels are different from those of the fiber-optic channels, new code sequences must be constructed for fiber-optic applications. In unslotted systems, the exact solution is very difficult to obtain. Therefore, two approximation methods are presented to analyze the performance of such systems. Simulation is performed to verify the accuracy of the results     

光纤水听器阵列TDM信号处理算法研究

介绍一种用于光纤水听器阵列的时分复用（TDM）及解复用信号处理系统,该系统基于PC机,设计开发方便、使用灵活。采用Labview编写的信号处理软件可实现8单元水听器阵列的时分复用及解复用。