混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感

提出一种基于混沌激光布里渊散射的分布式光纤温度传感方法.采用相干长度为88.53 cm的混沌激光作为光源,结合相干域反射技术,利用可变光延迟线调节参考光光程,通过检测传感光纤不同位置的混沌布里渊散射光与参考光的干涉信号,获知整条光纤的温度信息分布.搭建实验系统,研究了注入光功率与偏振态对混沌激光布里渊散射光的特性影响.实验研究待测光纤中固定点的布里渊频移随温度的变化情况,获得1.27℃/MHz的温度系数.在长度为155 m的普通单模光纤上实现空间分辨率为1.2 m的分布式光纤温度传感测量.     

基于数字光刻技术的光纤端面微光学器件制作

本文提出采用DMD数字光刻技术制作光纤端面微光学器件,基于DMD数字光刻系统,建立了用于制作光纤端面微光学器件的双光源DMD数字光刻系统。利用双光源DMD数字光刻系统,在芯径为62.5μm,外径为125μm的多模光纤端面上制作了具有耦合作用的环形光栅。本技术中光纤端面微光学器件的掩模由计算机控制输出,具有设计灵活、实时控制的优点。     

基于BOTDA的钢筋应力实时监测方法

提出一种将分布式应变传感光纤技术用于钢筋混凝土中钢筋应力监测的方法,能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,对钢筋的应力水平进行长期实时监测,确定混凝土结构的工作水平,更好地预测结构的耐久性.分析传感光纤应变与钢筋应变的转化关系,为提高分布式传感器的空间分辨率,提出盘绕方式的光纤黏结方法,对盘绕弯曲曲率的影响进行分析.通过简支梁的全过程受力试验,比较了传统应变片和分布式传感光纤的测量结果,并对光纤不同的黏结方式进行对比,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于光纤锥成像的织物疵点检测

给出了一种基于光纤锥的织物疵点高分辨率检测方法,将光纤锥小端与电荷耦合器件（CCD）敏感面直接耦合,大端与织物接触成像,可获得织物微米级的高分辨率图像,给出了系统空间分辨率计算公式,具有结构简单、分辨率高、成本低等特点。此外,提出了一种基于快速傅立叶变换的织物疵点图像分割算法,通过计算子图像的傅立叶幅值谱方差描述疵点特征,用双线性插值恢复原始图像大小,经阈值化处理可获得疵点分割结果,实例表明了该算法的有效性。     

基于φ-OTDR马赫泽德光纤振动传感系统

为解决现有分布式光纤传感系统测量空间分辨率和高频率响应两者不能兼顾的问题,基于对瑞利散射的相位敏感型光时域分析技术与马赫泽德光纤传感原理的研究,采用瑞利散射光纤雷达技术和干涉型马赫泽德分布式光纤传感技术相结合,搭建了一套基于φ-OTDR马赫泽德光纤传感系统。通过多次重复实验和数据分析结果表明,系统传感距离达到30 km,定位精度达到10 m,频率响应达到兆赫兹,可用于对外界扰动进行实时监测。     

基于光纤锥成像的织物疵点检测

给出了一种基于光纤锥的织物疵点高分辨率检测方法,将光纤锥小端与电荷耦合器件(CCD)敏感面直接耦合,大端与织物接触成像,可获得织物微米级的高分辨率图像,给出了系统空间分辨率计算公式,具有结构简单、分辨率高、成本低等特点.此外,提出了一种基于快速傅立叶变换的织物疵点图像分割算法,通过计算子图像的傅立叶幅值谱方差描述疵点特征,用双线性插值恢复原始图像大小,经阈值化处理可获得疵点分割结果,实例表明了该算法的有效性.     

光纤传感技术在检测中的应用与展望

针对光纤技术在检测中利用外界因素改变使光在光纤中传播时光强、相位、偏振态以及波长(或频率)等特征参量发生变化的特点,分析了日前光纤传感器原理与类型,论述了光纤检测技术的特点,同时对国内外光纤检测技术的应用进行了回顾,并对分布式光纤声波传感器在流体管道泄漏实时监测方面的研究进行了展望.     

分布式光纤传感器中孤子效应作用的研究

针对目前分布式光纤传感器的优缺点,提出利用孤子效应来提高喇曼型ＤＯＦＳ的空间分辨率,具体分析了孤子效应对喇曼散射型分布式光纤传感器的作用,指出高阶孤子效应能在一距离 的传感中实现高空间分辨率。在分析中考虑了输入光脉冲波形变化和预测调频对返回脉冲的影响。     

微观平面物体的三维成像技术

利用偏振技术,设计出微观平面物体的三维放大成像系统,解决了特殊物体的三维放大成像问题。该系统主要包括显微成像和照明系统两个部分,系统放大倍数为100,采用LED作为照明系统光源,使物体在经过偏振器件和光学系统后的亮度满足人眼的要求。设计的显微系统的前工作距离为56 mm,满足系统的大于50 mm的设计要求。显微成像系统成像质量较高,空间分辨率达到0.004 mm,照明系统的像面平均照度为600 lx。     

微观平面物体的三维成像技术

利用偏振技术,设计出微观平面物体的三维放大成像系统,解决了特殊物体的三维放大成像问题。该系统主要包括显微成像和照明系统两个部分,系统放大倍数为100,采用LED作为照明系统光源,使物体在经过偏振器件和光学系统后的亮度满足人眼的要求。设计的显微系统的前工作距离为56 mm,满足系统的大于50 mm的设计要求。显微成像系统成像质量较高,空间分辨率达到0.004 mm,照明系统的像面平均照度为600 lx。     

基于光散射的分布式光纤温度传感器网络及其在智能电网中的应用

介绍了基于光散射的分布式光纤温度传感网络的研究现状和发展趋势,主要阐述了基于瑞利散射、喇曼散射和布里渊效应的分布式光纤传感器的工作原理。在此基础上重点介绍了其在高压电缆、电力线沿线温度测量中的应用情况,探讨了传感光电缆替代原有的电缆和光缆,使光通信、电力传输、传感三合一的趋势。     

大量程分布式光纤传感器的研究与应用

采用线型和螺旋型光纤传感技术相结合的方法研制出大量程、高定位精度的分布式光纤位移传感器,并对其量程扩展技术和埋设工艺进行了探讨。研究表明,研制的分布式光纤传感器水平位移监测的动态范围达到17 mm,深度定位精度为±0.2 m,可根据需求进行量程扩展,非常适合用于滑坡体深部变形的安全监测。     

多模光纤微弯曲损耗的理论分析及应用

简要分析了多模光纤对微弯曲所引起的传输损耗的灵敏度,从理论和实验两方面说明了微弯曲损耗所取决的因素,并在实验中采用了光时域反射仪技术,结果表明,利用多模光纤的微弯曲损耗特性,可以实现各类理想的光纤传感器。     

光开关在分布式光纤温度传感系统的应用研究

分析了决定分布式光纤温度传感器系统传感距离的因素,提出了使用光开关扩展系统的传感长度。设计了多模1×2棱镜光开关的单片机驱动接口,计算机软件通过RS232串行接口发出指令控制光开关的切换。测试结果表明,嵌入了1×2光开关可使系统传感光纤长度延伸为原来的2倍。     

干涉型分布式光纤振动传感周界安防监测系统研究

针对长距离、大范围周界安防的需求,设计了复合干涉型分布式光纤振动传感周界安防系统。研究了光纤干涉方式实现振动传感的机理,为克服传统干涉结构两路传感光纤需等长且相互隔离的问题,提出采用Sagnac与Mach-Zehnder复合光路结构,通过测量干涉光强的变化还原调制光信号中的振动信号,实现对入侵行为的感知。实验结果证明,本系统的频率响应范围在100 Hz~20 kHz,可良好还原外界振动信号,在20 km的测试距离内,可灵敏感知外界扰动。     

应用于油田开发的光纤传感技术

光纤光栅传感器已在国外的油田开发中得到应用,分布式光纤传感技术尚未成熟,应用于油田开发尚需时日。本文介绍了光纤光栅传感器和各种分布式光纤传感器的原理,重点介绍了基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感器。通过和光纤光栅传感器作对比,分析了基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感器应用于油井参数监测的优势。     

基于F-P干涉的强度型光纤压力传感器

研究基于强度解调技术的Fabry-Perot干涉型光纤微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)压力传感器.该传感器采用MEMS各向异性腐蚀工艺加工的方形硅杯,其硅杯结构尺寸和表面光洁度比圆形压力敏感膜一致性好.传感器采用大面积比的方法,降低硅敏感膜片弯曲变形所引起的非线性测量误差,新增参考光路以补偿光源功率波动对测量的影响.在0～38kPa压力范围内实现了单值测量,相对灵敏度达到0.7%/kPa.实验与理论分析结果一致,具有很好的测量重复性.提出的多波长和多传感融合的测量方法,可用于扩大测量范围,提高灵敏度.     

基于荧光猝灭原理的光纤爆炸物传感器

基于荧光猝灭原理制备了硝基芳烃类爆炸物浓度测量系统.以放大荧光聚合物MEH-PPV作为荧光指示剂,采用塑料光纤作为传感和传光元件,传感头做成U型以提高灵敏度,利用相移法实现对荧光寿命的测定.实验测得系统在TNT饱和蒸汽下和没有TNT时相位差约为0.2°.     

光纤光栅压力传感器实验研究

介绍了一种新颖的光纤布喇格光栅压力传感器，这种传感器将光纤光栅粘贴在圆柱形细杆的侧面，同时通过光纤光栅解调仪监测光栅布喇格波长的漂移。实验表明，该光纤光栅压力传感器具有良好的灵敏性、线性和重复性，且有较快的响应速度。将实验测量数据与理论值进行了比较，两者差别很小。     

三光纤补偿式位移传感器的研究

研究了三光纤补偿式位移传感器的原理和性能,根据光纤出射端面的近似光强分布,数值计算了三光纤传感器中接收光纤接收光强与位移的关系和补偿后的输出特性,并对此输出特性进行了实验测量.结果表明数值计算结果和测量结果一致,两根接收光纤各自的线性范围较小,补偿后的三光纤位移传感器不仅能改善测量的线性度,而且能在一定程度上放大传感器的线性测量范围.三光纤补偿式位移传感器不仅能有效地消除光源输出强度波动、表面反射率不同和光纤传输损耗引起的测量误差,而且能有效的提高传感器的线性测量范围.