利用LD自混合干涉的光纤Fabry-Perot传感器

提出了基于半导体激光器(LD)自混合干涉原理的光纤Fabry-Perot(F-P)传感器。采用F-P腔模型推导出了LD输出功率、频率与外部光纤F-P腔长变化的理论关系式,分析讨论了这种传感器的分辨率、测量范围、线性度、灵敏度等特性。实验结果与理论分析基本吻合。与现有的外腔式F-P干涉光纤传感器相比,LD自混合干涉光纤F-P传感器具有结构简单、紧凑、易准直等优点。     

新型高灵敏长周期光纤光栅溶胶凝胶气敏传感器

通过在长周期光纤光栅包层外涂覆一层溶胶凝胶气敏薄膜,设计了一种新型高灵敏光气敏传感器,折射率分辨率高达10-8.研究了传感器灵敏度随薄膜参数与光栅参量的变化关系,给出了高灵敏度所需的最佳参数设计范围.实验上成功制作了镀膜光纤光栅乙醇传感器.     

基于光纤微弯的分布式光纤应力传感器

研究了光纤的微弯损耗机理,在此基础上开发了一种用光时域反射仪(OTDR)进行探测的分布式光纤应力传感器。对光纤微弯调制机构和传感器系统进行了设计与实验,分析了系统的灵敏度和空间分辨率的影响因素,实现了空间分辨率为3m,测量范围为1km的测量精度。现场实验表明,采用该传感器能对山体滑坡等事故的发生实现及时准确的灾害预报。     

基于马赫-曾德尔干涉的球形结构光纤温度传感器

提出一种基于马赫-曾德尔干涉的球形结构光纤 温度传感器。该传感器通过在单模光纤上熔接两个球 形结构形成球形-单模-球形结构的马赫-曾德尔干涉仪。外界温度的变化会引起光纤包层 模的有效折射率变化, 从而导致干涉光谱的变化,通过检测干涉谷的特征波长漂移量,实现对温度的测量。实验结 果表明,在温度 变化范围为18～78℃时,当中间单模光纤长度为1.8cm时,传感器 的灵敏度为0.129nm/℃ ,当中间单模 光纤长度为2.4cm时,传感器灵敏度为0.121 nm/℃,当中间单模光纤长度为4.0cm时,传感器灵敏度为 0.070nm/℃。根据0.01nm的波长分辨率,该传感器可以实现温度 的分辨率为0.077℃。该球形结构的 光纤温度传感器灵敏度高、结构紧凑、制作简单、成本低廉,在温度检测方面具有良好的应 用前景。     

全保偏光纤加速度矢量传感器的设计与实验

阐述了全保偏光纤加速度矢量传感器的基本工作原理,进行了三维探头结构设计,对系统的谐振频率和加速度灵敏度进行了理论分析,并进行了一维光纤加速度传感器实验,验证了这种全保偏光纤加速度矢量传感器的谐振频率和加速度灵敏度理论分析和结构设计的合理性.     

基于变电站沉降监测的光纤光栅传感器

根据光纤布拉格光栅传感器具有抗干扰强、高灵敏度和工作寿命长等优良的物理特性,针对变电站沉降变形监测工程中存在的耗费大量人力、工作环境恶劣、积累时间长等突出问题,设计了新型光纤光栅沉降位移传感器,其沉降测量量程最大为300 mm,灵敏度为17.8 pm/mm,沉降位移分辨率为0.784 93 mm。与传统的沉降传感器相比,在测量灵敏度、分辨率和沉降量测量范围上有了极大的提高。综合实验结果,该传感器能实现对变电站地基和电气设备进行大范围、高灵敏度、高分辨率地沉降监测。     

光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器的膝关节曲率检测系统研究

在人体运动监测的过程中,膝关节运动信息在中老年慢性疾病的诊断和康复评估方面具有重要意义。研制了一种基于光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器（Mach-Zehnder interferometer-based directional bending,MZI-BDB）的膝关节弯曲检测系统。该系统由MZI-BDB传感器、扫频激光光源、光纤耦合器、光纤隔离器、光电探测器及信号处理系统构成。MZI-BDB传感器由偏心光纤和单模光纤错位熔接而成,封装于软硅树脂片内,通过绑带固定于膝关节处。当膝关节屈曲和伸展时,诱导MZI-BDB传感器发生弯曲,传感器内透射光信号干涉场的模场状态发生变化,谐振波长发生漂移,从而对膝关节的弯曲方向和曲率进行监测。MZI-BDB传感器在正向和负向弯曲的测量角度范围为0°~90°;在正向弯曲方向上灵敏度和分辨率分别为5.29 nm/m?1和0.11 m?1;在负向弯曲方向上的灵敏度和分辨率分别为?3.11 nm/m?1和0.12 m?1。实验测试MZI-BDB传感器温度敏感度为0.043 nm/℃,该结果显示传感器对温度的不敏感特性。光电编码器与MZI-BDB传感器同时进行数据的传感采集。实验结果表明:该检测系统和光电编码器验证平台在准确度和响应度上具有一致性。     

一种基于锥形石英毛细管的光纤法珀应变传感器

利用一种新型光纤法布里-珀罗干涉仪,制作出一种光纤应变传感器。通过将一段石英毛细管与单模光纤熔接在一起,并将石英毛细管熔接部位熔为锥形制作而成。理论分析了传感器的工作原理与灵敏度,搭建了传感器应变测试系统。实验表明：在常温（20°C）下,采用波峰（谷）追踪法解调,传感器对应变有良好的线性响应,且灵敏度为1.34 pm/με,最小应变分辨率为3.73με,传感器的温度敏感系数约为5.66 pm/°C。因此,该传感器在应变测试中存在一定的潜在应用价值。     

基于Michelson干涉仪的光纤AE传感器的研究

文章介绍了光纤传感器的应用和S状光纤声发射(Acoustic Emission,AE)传感器的结构,给出了此类光纤AE传感器与超声波之间的相互作用,以及基于光纤Michelson干涉仪的此类光纤AE传感器灵敏度的理论分析,最后得到的灵敏度理论分析结论与MATLAB模拟结果相一致.     

光纤束位移传感器的理论和试验研究

以单光纤线对为基础,介绍了适用于各种光纤束结构的光纤束位移传感器（OFBDS）的理论模型,它包括一个求和模型、一个积分模型和一个组合模型。因此,模拟和比较了不同光纤束的理论特性。试验证明了带有载波放大器系统的双同心光纤束传感器,以检验已开发的模型,并分析和计算了其灵敏度、线形范围、频率响应、分辨率和动态范围。所有理论和试验结果都能够为光纤束传感器的设计和实现提供数值指导。     

用于精密测量的光纤偏振光干涉仪

能对位移和振动进行高精度测量的光纤振光干涉仪是一种将偏振光干涉技术与光纤传感技术相结合的新型光纤传感器。当被测物表面反射光与自聚焦透镜端面反射光相干涉时,根据偏振角反推被测物的微波位移,理论上其测量精度可达到0．01nm,可用于生产过程中非接触在线测量与监控。介绍了这种光纤传感器的原理,给出了实验结果并进行了分析讨论。     

偏振式光纤传感器稳定性的探讨

从光纤的模式耦合特性出发对偏振式光纤传感器的稳定性进行了探讨。     

基于保偏光纤的光纤应力传感器研究与设计

为了提高光纤应力传感器的抗干扰能力,提出了一种基于保偏光纤的光纤应力传感器设计方案.该方案主要利用保偏光纤的高双折射机理,通过光偏振度的变化来反映外界应力的变化.还给出提高系统性能的一些措施.实验表明,该系统能准确检测出光纤弯曲程度的变化.     

保偏光纤环形谐振腔研究

报道了一种用于角速度测量的光纤谐振式传感器保偏光纤环形谐振腔的研究,给出了测量的原理、实验装置和实验结果.根据计算和实验结果,对影响系统性能的几个重要光学参数进行了设计和优化.该谐振腔已在传感器系统中得到应用.     

干涉型光纤传感器阵列消PIF技术的研究

针对低双折射光纤双光束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落,提出了一种新型消偏振方式,它可以在可见度略有下降的情况下,较好地消除偏振态变化引起的信号可见度的随机变化。该方案是通过相互正交的两个偏振态来补偿由于其中一个偏振态变化导致的干涉信号衰落。通过自动增益控制电路可以使传感信号稳定,能够在信噪比有所下降的情况下消除偏振衰落的影响,实现了干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

光纤振动对光偏振态影响的研究

对光纤振动的频率和幅度与受振动影响的偏振光在某一方向上的强度信息之间的关系进行了分析,发现波动光信号的基波频率与振动频率相同,同时在光信号的频域上会存在许多谐波分量,随着振动幅度的增加或光纤弯曲的横向长度的减小,谐波分量的个数越来越多,高次谐波的幅度也越来越大;光波偏振态与检偏器之间初始角也会对光强信息产生影响,当初始角为0°和90°时,谐波的个数最少.在理论分析的基础上,通过实验验证了上述结论.     

反射型保偏光纤温度传感器现场校准方法

设计了一种反射型保偏光纤温度传感器,介绍了其原理并给出了传感方程。分析表明:光路传输损耗变化是引起传感方程参数变化的主要原因,在需要重装光路的应用场合,需要对传感方程参数进行现场校准。结合输出信号和传感方程系数的特点和关系,将传输损耗与传感器本征参数分离,提出了一种简单实用的现场校准技术并建立了计算模型。采用该技术,在校准时只要给出传感头所处位置的一点温度值便可实现传感方程所有参数的校准。搭建了实验系统,通过改变光路传输损耗进行了校准实验,分别采用曲线拟合和模型计算方法进行了数据分析和对比,对该方法进行了验证。实验表明,在-30～60℃的温度范围内,校准前后温度传感器的精度均可达到±0.5℃。     

A Passive Optical Fiber Current Sensor Based on YIG

A research on passive optical fiber current sensor based on magneto-optical crystal and a new design of light path of the sensor head are presented. Both methods of dual-channel optical detection of the polarization state of the output light and signal processing are proposed. Signal processing can obtain the linear output of the current measurement of the wire more conveniently. Theoretical analysis on the magnetooptical fiber current sensor is given, followed by experiments. After that, further analysis is made according to the results, which leads to clarifying the exiting problems and their placements.     

抗恶劣环境的保偏光纤温度传感器

基于应力型保偏光纤传输常数差对温度的敏感性并利用偏光干涉技术，提出了一种反射型保偏光纤温度传感器并推导出传感方程。在传感器中采用宽谱光源抑制了输入/输出光纤中偏振耦合引起的误差，特性分析表明这种传感器实用、精度高并且配置灵活。实验结果与理论完全吻合，其噪声等效可探测温度精度达0.01℃。根据大型电力变压器的绕组温度监测要求，研制出一套远程多路温度传感器系统。采用特殊的涂覆和密封石英毛细管封装技术，保证光纤传感头能在热油及250℃的高温下工作，而且具有很高的绝缘性。检测结果表明传感器在0-200℃内，达到了±0.5℃测量精度。     

抗恶劣环境的保偏光纤温度传感器

基于应力型保偏光纤传输常数差对温度的敏感性并利用偏光干涉技术,提出了一种反射型保偏光纤温度传感器并推导出传感方程。在传感器中采用宽谱光源抑制了输入/输出光纤中偏振耦合引起的误差,特性分析表明这种传感器实用、精度高并且配置灵活。实验结果与理论完全吻合,其噪声等效可探测温度精度达0.01℃。根据大型电力变压器的绕组温度监测要求,研制出一套远程多路温度传感器系统。采用特殊的涂覆和密封石英毛细管封装技术,保证光纤传感头能在热油及250℃的高温下工作,而且具有很高的绝缘性。检测结果表明传感器在0~200℃内,达到了±0.5℃测量精度。