一种光纤光栅传感实验仪的可靠性分析

光纤光栅作为一种传感单元可以测试应变、温度和压力等物理量.近年来,可用于光纤光栅信号解调的技术和仪器相继出现,并在不同的场合得到了很好的应用.但由于制造、安装和操作等原因,这些仪器的可靠性问题也开始引起不同程度的关注.仪器的可靠性分析是其设计过程中不可缺少的重要环节之一.以一种基于匹配解调技术的准分布式光纤光栅解调仪为例,介绍了该仪器的基本组成和原理;采用故障树法从机械和光电器件的可能出现的如光纤光栅脆断、螺钉松动和脱焊等故障和失效形式出发,根据光路配置、电路以及机械结构分析了可能的故障模式,计算了可靠性.结论有利于对这类仪器的故障诊断和维护.     

反射式长周期光纤光栅弯曲传感器

长周期光纤光栅透射谱的损耗峰对温度、应变和弯曲等基本物理量敏感,已在土木工程、航空航天等领域应用。但由于该类器件主要利用透射光谱进行检测,传感系统复杂,限制了器件应用领域的拓宽。针对上述问题,设计了基于光纤末端粘接硅片式结构长周期光纤光栅传感器,可实现利用长周期光纤光栅反射光谱检测。试验表明该器件对弯曲敏感,此外,由于长周期光纤光栅采用飞秒激光逐点直写法加工,受物镜聚焦和光纤自聚焦影响,激光调制区域不对称,其弯曲传感具有明显的方向性。     

基于分布式光纤传感的多参量地埋电缆检测装置研究

设计并搭建了一种基于相位敏感光学时域反射技术(Φ-OTDR)和布里渊光学时域反射技术(BOTDR)复合的分布式地埋电缆光纤传感系统。该系统通过测量光纤中激光脉冲后向散射光的变化,可对地埋电缆的温度、振动和应变等信息进行分布式监测。根据振动和温度的变化特性,可实现对外破、短路、塌陷等突发事件的提前预警及精确定位。该系统具有结构简单、测量精确、稳定性好等优点,为电力系统的安全运行提供有力保障。     

基于分布式光纤振动传感原理的电力电缆故障定位技术研究

研究一种基于分布式光纤振动传感原理和电缆局部放电原理的电力电缆故障定位技术.通过在电缆上施加高压脉冲,使得电缆上有故障的位置产生局部放电,从而产生振动信号.并将放电脉冲信号同步传输给分布式光纤振动监测系统.通过分布式光纤振动传感技术来探测电缆沿线放电产生的振动信号,并对振动信号进行定位.将该故障定位技术应用于电力电缆沿线上监测电缆故障的状态分布,并进行试验验证.实验结果表明,该系统可实现监测多回路30 km电缆线路的故障分布状况,并对故障点进行准确定位.     

基于切趾光纤光栅阵列的温度传感系统设计

研究采用二次曝光切趾技术制做了高反射率并具有高边模抑制比的光纤光栅(FBG).利用虚拟仪器技术设计了此切趾光纤光栅温度传感阵列系统,有效地扩大了系统的容量并消除由反射旁瓣所带来的信道串扰问题,可实现对电力、油井系统等的温度分布的多点实时监测.此设计为高容量温度应力传感以及密集波分复用系统的实现提供了有益的参考.     

基于双直角棱镜的光纤光度传感器

设计了一个结构紧凑、灵敏度可调的双直角棱镜反射室,并结合光纤传感技术用于溶液光度分析,通过测量吸光度确定水中痕量物质的浓度和消光系数.带尾纤的自聚焦准直透镜发射的检测光束在反射室内往返4次,最后由接收光纤接收.论述了光度传感器的检测原理及棱镜反射室的设计方法,分析给出了棱镜室中光束的传输特性方程,以及单波长法测浓度和消光系数的测量方程,并通过实验进行了研究.结果表明,通过改变两棱镜底面间距,可调节光程,进而改变传感器灵敏度;该光度传感器的灵敏度为普通单程吸收池灵敏度的4倍,更加适合痕量物质的检测.     

基于全光纤干涉的新型光纤长度测量系统

设计了一种新型的光纤长度测量系统,该系统基于全光纤干涉系统,通过扫频系统和压电陶瓷实现对两束相干光信号的相位差进行调制,并在信号处理端检测出待测光纤的消光频率从而计算出待测光纤长度.与传统的时域反射仪(OTDR)测量方法相比,该系统不存在测量盲区,适用于各种长度光纤的测量.从理论上分析了系统的可行性,并用实验加以验证.实验结果表明该系统的测量结果与OTDR基本一致.     

新型多功能网络电缆故障测试仪的研制

为了准确检测并及时消除网络电缆常见故障,在时域脉冲反射原理的基础上提出了多次回波检测的测试方法,并应用该法设计了一种新型多功能网络电缆故障测试仪.测试仪以FPGA为核心,在一片FPGA芯片集成了系统全部功能,可以用于检测网络电缆的多种故障类型,并能对断路和短路故障位置精确定位.实验表明:仪器具有良好的精确度和线性度,是一种性能可靠的集成化测试仪器.     

煤矿局扇风机智能控制系统设计

基于PLC技术设计了一套煤矿用变频局扇风机智控系统。该系统可实现对风扇运行状态的监测,并实现对风扇故障的检测与诊断。系统功能包括监测风扇的运行参数、运行状态和提高故障报警。该系统具有良好的交互性,可以在统一的平台上查询、显示数据和控制系统。     

矿井通风机故障检测系统的设计与应用

针对矿用通风机因电动机导条断裂、轴承振动等原因而出现运行故障问题,结合工程实际,设计了一套通风机的故障诊断检测系统,并通过搭建试验平台,开展了通风机故障检测系统的试验验证。通过试验分析可知,所设计的故障检测系统可实现对通风机导条断裂故障的故障检测,且其检测的准确率高达95%。由此,验证了该通风机故障检测系统具有一定的准确性和可行性。     

应用于定位的光纤振动传感技术的发展现状

利用光纤作为传感器提取沿途振动信号,通过对检测信号的处理和分析,可有效地检测和定位发生的故障或入侵行为等。分布式光纤振动传感器利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动的敏感特性,连续实时地监测光纤附近的振动,并能够定位预防事故,有较好的应用前景。根据传感原理,分布式光纤振动传感技术可分为基于干涉原理和基于后向散射探测技术两类。该文主要从以上两个方面综述分布式振动传感器的主要技术和发展动态。     

基于Sagnac的分布式光纤传感声学传感器

介绍了一种基于Sagnac的分布式光纤声学传感器. 这种声学传感器通过光电探测器、 数据采集卡、 滤波器和音频放大将3×3耦合器处干涉的光信号转换为电信号且实现音频信号的还原. 为了研究此分布式光纤声学传感器的性能, 分析了基于零频点实验声源扰动定位的原理, 并运用快速傅立叶变换将时域信号转化为频域信号显示声源扰动产生的零频点. 实验结果表明, 基于Sagnac的分布式光纤声学传感系统可以很好地实现声音信号的还原和定位.     

基于图像融合技术的变电站二次设备热故障自主定位研究

提出基于图像融合技术的变电站二次设备热故障自主定位方法。通过非下采样Contourlet变换法融合变电站二次设备红外图像与可见光图像,运用了最大类间方差法分割融合图像,获得包含变电站二次设备热故障区域的感兴趣区域。采用了形态学开闭运算和像素统计,分别完成分割图像的预处理与结构区域划分,实现变电站二次设备热故障自主定位以及热故障等级判断。实验结果表明：该方法所得融合图像的质量明显高于融合前的2种图像质量;图像分割获得的感兴趣区域较为完整,能很好地保留设备边缘轮廓和纹理特征;各二次设备热故障自主定位区域与热故障实际区域相同,且自主定位最高用时仅为37 s。     

光纤光栅型智能结构损伤识别的小波包分析

基于结构振动监测技术,采用小波包分析方法对采集的结构振动信号进行了小波分解。介绍了小波包分解技术,提出将小波包能量谱作为损伤指标用以表征结构的损伤状态。在相同损伤位置不同损伤程度、不同损伤位置相同损伤程度的两种情况下对试件进行了六种不同损伤工况的振动信号分析。数据分析结果表明,结构的损伤将导致结构振动信号小波包分解中特定阶数的能量增加,而所提出的损伤指标对结构的损伤程度、损伤距离及损伤位置与光栅传感器之间的角度均敏感,实验中能够识别12 g重物且距离光纤光栅传感器30 cm的损伤,表明对智能结构的在线损伤识别是可行的。     

光CDMA技术及其应用

文章综述了光码分多址产生的历史背景,阐述了光码分多址技术原理, 比较了光波分多址、光时分多址、光码分多址技术,得出光码分多址技术和其他多址技术相比具有能充分利用光纤带宽;在时间和频率上是异步的,不需要信号同步;使用同一中心波长,不需要控制波长;接入灵活,系统软容量;保密性好等优点.通过对光码分多址技术应用的研究,得出光码分多址技术在多媒体通信中可以真正作到实时和随机接入;在高速计算机局域网中,可以使介质访问协议简单,克服电子的瓶颈效应,数据传输速率可达Tb/s数量级;在电信网中,可以扩大通信容量;在光纤接入网中,可以克服传统光接入网需要同步的问题;在HFC网中可以解决上行信道带宽窄的问题,实现双向通信;在CATV记费及VOD业务中可以实现记费和双向业务.因此,具有广阔的应用前景.     

基于光纤激光器的相干多普勒激光雷达

介绍了一种基于掺铒光纤激光器的相干测速激光雷达,该雷达具有成本低、可靠性高和结构新颖的特点。雷达系统的光路完全采用通信用光纤器件构成,单模光纤耦合器用作分光器和混频器,偏振无关的光纤环形器用作光学天线收发开关,所有光路器件采用单模光纤连接。雷达系统采用频谱分析法进行鉴频获取中频信号的中心频率。研制了原理样机并进行测速试验,系统可以探测的最小速度小于0.4 mm/s,测速精度优于0.1%,输出非线性度小于70×10~(-6)。     

激光测距机故障机理及维修训练平台研究

维修训练是装备教学保障的一项重要内容,武器装备的现代化对维修训练工作提出了新的要求.根据激光测距机的工作环境特点和故障发生机理,将故障设置技术与单片机技术进行融合,采用测距机实物结合单片机模拟控制的方法设计、制作了激光测距机的维修训练平台.通过维修训练平台可以实现激光测距机常见故障的设置,并在故障码的指引下引导受训人员...     

808nm高亮度半导体激光器光纤耦合器件

针对单个808nm单管半导体激光器输出功率低,采用端面泵浦方式对光纤激光器进行泵浦时受到限制的问题,本文利用空间合束技术制成高亮度半导体激光器光纤耦合模块来提高808nm单管半导体激光器泵浦掺Nd3+双包层光纤激光器的效率。首先,通过微透镜对每个单管半导体激光器进行快慢轴准直;然后,使用反射棱镜对每个激光器发出的光进行空间合束;最后,利用自行设计的扩束系统将合束后的光束进行扩束,聚焦进入光纤,从而极大地提高光纤耦合模块的亮度。实验中将4只连续输出功率为5W的单管半导体激光器发出的光束耦合进芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.2的光纤,当工作电流为5.8A时,通过光纤输出的功率为15.22W,耦合效率达到74%,亮度超过1.4MW/cm2.sr。     

光纤陀螺的初步探讨

随着科学技术的不断进步,加工工艺的不断更新,陀螺也从机械式陀螺向激光陀螺,光纤陀螺等更先进的技术方向发展.介绍光纤陀螺的基本工作原理,并以集成光学型光纤陀螺的闭环检测为例,在理论上对光纤陀螺的检测进行初步的讨论.对光纤陀螺某些关键技术及其今后的发展趋势做了阐述.