基于扫描激光器和光放大的100 km光纤布拉格光栅传感系统

提出了对基于扫描激光器的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统进行掺铒光纤(EDF)/双波拉曼混合放大的方法,大幅度提高了该光纤布拉格光栅传感系统的传输距离。该方法以高功率扫描激光器作为光源,采用双波长拉曼放大的方法对信号进行低噪声双向放大,再利用系统中间的两段掺铒光纤,将剩余的拉曼抽运功率用来产生自发辐射光和放大传感信号,使得整个系统能在超长的传感距离上获得良好的信噪比(SNR)。实验表明使用一台扫描激光传感分析仪、一只170mW的拉曼抽运和一只2W的拉曼抽运,可以使传感距离达到100km以上,并且传感系统的光纤布拉格光栅反射信号均能获得超过7dB的良好信噪比,从而实现在超长距离上的光纤布拉格光栅传感。     

光纤光栅应力传感器信号检测中双值问题的研究

介绍了采用匹配光纤布拉格光栅解调法(detector FBG)进行强度解调的基本原理，选择反射谱与传感光纤布拉格光栅(sensor FBG)反射谱部分重叠的解调光栅，通过探测解调光栅反射光强的变化进行解调。对这种光栅匹配解调法引起的反射光功率与应力为高斯函数而不是线性对应的问题——双值问题进行了研究，提出了一种新颖的多档光栅并联解调的解决方案，选择并联解调光栅的中心波长和带宽，从而实现所传感的应力与探测到的光功率之间的线性对应，并建立理论模型进行了模拟，从理论上进行了公式推导。最后以两档光栅并联解调为例，用实验证明了该方案切实可行，同时达到的传感范围为522με，测量精度为2．6με。     

小波分析在恶劣环境光纤传感中的应用(英文)

光纤光栅是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息的,是一种波长调制型光纤传感器。现代光纤传感系统的应用领域要求光纤传感器能适用于各种极端恶劣复杂环境,并在恶劣环境中实现高精度高灵敏度的检测。现有很多方法可用于光纤光栅的波长检测,但这些方法的精度都受限于不同的光噪声。如果光纤光栅检测系统的光源采用激光光源,信号功率可大大增强,但多余反射会产生有害干扰信号,限制光栅的波长解调精度。论文采用理论仿真和实验验证的方式将小波分析用于恶劣环境中的光纤传感信号的去噪。仿真和实验结果表明,小波分析处理方法可有效降低系统检测误差,提高测量精度和系统信噪比,满足恶劣环境中光纤传感检测的性能要求。     

基于四并联光栅匹配滤波解调系统的研究

为了实现高精度大范围应变传感信号的测量并解决单光栅匹配滤波解调系统存在的严重双值问题,基于光纤布拉格光栅匹配解调原理,设计了一种新型的光纤光栅匹配解调系统。通过将四个中心波长与传感光栅中心波长相匹配的解调光栅两两并联,并对其二次反射的传感光信号进行分析,得到了应变与光电探测器探测到的光功率之间的对应关系,建立了理论模型并进行了系统仿真。仿真结果表明该方案切实可行,不仅可以解决双值问题并且可以同时检测正负应变,在不添加驱动装置的情况下其传感测量范围可达952με。     

基于线阵扫描的FBG高温传感解调系统

为了实现光纤布拉格光栅温度传感的高速解调,建立基于线阵分光扫描法的解调系统。该系统通过SLD宽带光源、线阵InGaAs探测阵列以及FPGA控制芯片实现高速解调。基于FPGA控制芯片,完成探测单元及采样单元电路设计,并给出系统实施方案。采用飞秒激光制备的聚酰亚胺涂层的纯石英光纤布拉格光栅传感器搭建高温传感系统,对于传感信号进行高斯拟合实现寻峰。该解调系统无机械扫描部件,可实现光纤布拉格光栅的高速解调,波长解调范围为1 500 nm～1 650 nm,扫描频率为17 kHz,波长分辨率为7 pm,温度分辨率小于1℃。     

光纤光栅传感系统无源时域解调技术

基于光纤光栅匹配滤波技术．提出一种传感信号无源时域解调方案。该方案利用解调光栅受压电陶瓷驱动,对传感光栅反射光波进行波长扫描的原理,将传感光栅布拉格反射波长的漂移变为解调光栅透过的负脉冲在时域中间隔的变化。实验证明,该传感系统的传感分辨率为8．9μ;传感灵敏度的实验值为11．2μs／p,与理论值11．7μs／μ基本吻合。     

准分子激光推动光纤光栅生产

光纤布拉格光栅 (FBG)将精密光学功能元件植入小型、坚固的基于光纤的组件中 ,为电信和传感系统设计提供极大的优势。光纤布拉格光栅使用的激增引起人们广泛的研究 ,以深入了解其生产工艺的各个方面 ,并充分发挥各项生产技术的性能。激光系统制作商在其中正起着主要的作用 ,他们提供为制作此种光栅而特别优化的激光系统。光纤布拉格光栅组成折射率纵向周期性变化的光纤纤芯。当光束沿光纤布拉格光栅传播时 ,布拉格衍射效应使某一波长被选择性反射。反射波长由光栅周期决定 ,并具有很高的反射率。因为光纤布拉格光栅是一根光纤本身不可分割…     

光纤布拉格光栅的折射率传感研究

采用光纤布拉格光栅制备折射率传感器,研究光纤光栅的折射率传感灵敏度与其包层直径之间的关系。理论分析可得,光栅包层直径越小,Bragg波长的偏移量随环境折射率变化的影响越大,这样就能使实验中光栅所反射的LD光功率变化(传感灵敏度)越明显。利用氢氟酸溶液腐蚀光栅包层的方法,得到不同包层直径的光纤Bragg光栅折射率传感器。实验指出,包层直径减小时,光栅可传感的折射率范围会缩小,而其折射率的传感灵敏度却会增大,如包层直径为8.9 μm时,折射率的检测范围为1.3872~1.4730,其最大灵敏度值达到了224.0320 dBm/RIU。     

双光纤布拉格光栅电流传感器

两电流产生的电磁力使等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布拉格光栅的布拉格波长漂移.通过检测两个布拉格光栅的波长漂移差,得到被测电流.双光纤布拉格光栅通过补偿温度效应,解决了光纤布拉格光栅传感器的交叉敏感问题.垂直放置的等腰三角形悬臂梁,确保光纤光栅在传感过程中不出现啁啾现象,又避免了自身重量和导线重量对测量结果的影响,从而减少了测量误差.该系统传感灵敏度为0.097nm/A,与理论值的相对误差为3.38%,结果表明该传感器结构是可行的.     

基于膜片的光纤布拉格光栅压力传感器的研究

理论分析了光纤布拉格光栅的压力传感特性,给出了光纤布拉格光栅的中心波长与压力的关系以及压力灵敏度系数的表达式,并将光纤布拉格光栅纵向粘贴在自行设计型号为ZXYC01的平面膜片上进行了压力实验.实验结果表明光纤布拉格光栅压力灵敏度系数46 pm/MPa左右,其测量精度为0.5%F.S,而理论的压力灵敏度系数为51 pm/MPa左右,实验值和理论值基本相符,它们分别是裸光纤布拉格光栅压力灵敏度系数的23和26倍.同时发现光纤布拉格光栅的中心波长与压力变化有着良好的线性关系和很高的相关系数并且迟滞现象较小.     

一种新型光纤光栅复用传感解调技术的研究

用宽带光源和可调谐光滤波器(TOF)构成可调谐窄带光源,对测量光纤光栅(FBGs)阵列和参考FBGr进行波长扫描,借助光电探测器和信号处理系统实现复用传感系统的解调。实验证明,该解调方案是有效可行的,且可获得较高的信噪比和测量精度,具有对40个以上FBGs传感网络进行寻址解调的潜在能力。     

光纤光栅埋入后温度、应变解耦分析

光纤光栅传感器在现实应用中的一个主要问题是温度和应变的交叉敏感问题.介绍了光纤双光栅同步测量温度和应变的原理,设计了一个光纤双光栅温度、应变测量系统,对光纤双光栅的温度和应变传感性能进行了实验研究,结果表明光纤双光栅具有多参量同时测量的能力.     

基于单片机实现的光纤光栅应力传感器

提出了一种用单片机控制光介质薄膜干涉滤波器探测光纤光栅波长偏移量的方法,并 构建了对外界应力实时检测的光纤光栅应力传感系统。实验中采用了一种超磁致伸缩材料(GMM) ,使光纤布拉格光栅( FBG)产生有效的B ragg波长偏移,用控制电流来调控FBG的应变和Bragg波长偏移;电流加到1A～5A之间时,反射峰的中心波长的偏移量随所加电流呈线性增加的趋势,偏移量达到1. 10nm ( 1551. 94nm～1553. 04nm) 。该系统具有对应力测量结果分辨率高、精度高等优点。     

基于倾斜光纤Bragg光栅的横向压力传感器研究

设计了一种基于4°倾斜光纤Bragg光栅(TFBG)和弹 性 材料的横向压力传感器。利用TFBG光谱对周围介质折射率响应的特性,实现了 对较低压力范围(0~7N)的线性测量。采 用快速傅里叶变换(FFT)方法对光谱进行解调,测量灵敏度可达1920 a.u./(N/mm),线性拟 合度为0.998。研究了不同弹性材料对测量灵敏度的影响,实现对测 量范围和测量灵 敏度的调谐。本文传感器工作在反射光谱方式,易于集成(光栅区长度仅5mm),可以植入弹 性材料内部用于协调接触压力的测量。     

All-fiber wavelength conversion using cross-phase modulation andBragg gratings

In this letter, we show that by using the frequency shift induced by cross-phase modulation and the filtering action of fiber Bragg gratings (FBGs) simple, efficient, and universal wavelength converters can be implemented. With the appropriately synthesized FBGs, the converted pulses can have exactly the same shape and spectrum as the input signal pulses for any values of walkoff and dispersion present in the system. Conversion over wide wavelength ranges can be achieved, and the bit rate is limited only by the required input signal power     

基于外差探测的双金属片结构FBG温度传感系统

提出了一种基于外差探测的双金属片结构光纤布拉格光栅(FBG)温度传感系统方案.将两个相同的FBG粘贴在膨胀系数不同的两个金属片上,利用两个金属片膨胀系数的不同,使两个FBG产生不同的中心波长的漂移,通过一个光电二极管探测其光强,再利用外差技术解调出温度的变化.与传统的双光纤布拉格光栅的系统不同的是,该系统中的参考FBG也能感测温度的变化,通过两个FBG反射波产生不同的相位差来获得温度的变化.数值仿真和理论分析表明该系统解决了传统M-Z干涉仪在测量温度时,应变与温度交叉敏感的问题.但是由于该系统的探测精度高,会导致量程范围的降低.因此该系统适用于温度变化不大,但精度要求比较高的情况.

Abstract：

Proposed is a double-sheet-metal structure FBG temperature sensor system based on heterodyne detection. Two same FBGs are affixed on two sheet metals with different coefficient of linear thermal expansion, because of which the changes of the two FBG's reflected wavelength are different, the two reflected signals are detected by a photoelectric detector, and the change of temperature can he obtained by detecting phase difference between the two reflected signals, which is different from that of traditional double FBG system. The two sheet metals make the two FBG in the same surrounding, and the two FBGs are affected by the same phase noises, which will not introduce phase difference between the two FBGs. Numerical simulation and analysis show that this system can solve the cross-sensitivity problem, but the high detection accuracy results in a narrow detection range. So the system applies to the situations which need high detection accuracy but narrow detection range.     

A Novel Temperature-Compensated,IntensityModulated Fiber Bragg Grating Sensor System

An intensity-modulated, fiber Bragg grating (FBG) sensor system based on radio-frequency (RF) signal measurement is presented. The RF signal is generated at a photodetector by two modulated optical signals reflected from the sensing FBG and a reference one. Bragg wavelength shift of the sensing FBG changes intensity of the RF signal by changing phase difference between the two optical signals, with temperature effect being compensated automatically by the reference FBG. Strain measurement with a maximum sensitivity of -0.34 V/ has been achieved.     

Absolute strain measurement using an in-fibre-Bragg-grating-basedFabry-Perot sensor

A novel method far achieving both large dynamic range and high resolution for static strain measurement is proposed and demonstrated. This method is based on the combination of two in-fibre Bragg gratings (FBG) and an all-fibre Fabry-Perot interferometric sensor (FFPI) formed by the two FBGs. The FFPI is used to carry out high-resolution strain measurement via phase detection of the interferometric signal while the wavelength shift of the two FBGs forming the FFPI is used for determining the fringe number of the interferometric signal     

A Novel Temperature-Compensated, Intensity-Modulated Fiber Bragg Grating Sensor System

An intensity-modulated, fiber Bragg grating （FBG） sensor system based on radio-frequency （RF） signal measurement is presented. The RF signal is generated at a photodetector by two modulated optical signals reflected from the sensing FBG and a reference one. Bragg wavelength shift of the sensing FBG changes intensity of the RF signal by changing phase difference between the two optical signals, with temperature effect being compensated automatically by the reference FBG, Strain measurement with a maximum sensitivity of -0.34 μV/με has been achieved.