基于光透射特性的磁流体传感器研究北大核心

研究了磁流体传感器在无磁场和有磁场情况下光透射特性的变化情况。施加磁场后,透射光功率与入射光功率之间呈非线性关系,且在不同磁场强度下透射光功率随入射光功率增大的过程中均在某一区间突然大幅增大。突然增大的区间具有最高的灵敏度,区间范围与磁流体传感器的薄膜厚度及入射光功率有关。     

一种利用布里渊谱宽确定光纤SBS阈值的新方法

针对传统的通过功率信息测量所得受激布里渊散射阈值偏高的问题,提出了一种利用布里渊散射谱宽确定光纤受激布里渊散射阈值的新方法。分析了本地外差检测的原理及布里渊散射谱宽与入纤光功率的关系;设计了基于本地外差检测的布里渊散射谱测量系统,在常温下对不同长度标准单模光纤的受激布里渊散射阈值进行了测量。实验结果表明:当光纤长度分别为48.8 km和9.5 km时,根据功率信息获得的受激布里渊散射阈值对应的布里渊散射谱宽均接近恒定值10 MHz,此时已发生严重的泵浦耗尽效应。利用布里渊散射谱表现出的低入纤功率时谱宽的线性下降特性和高入纤功率时谱宽的功率无关特性确定的两种光纤长度下的受激布里渊散射阈值分别为1.12 mW和3.8 mW,对应的布里渊散射谱宽分别为24.86 MHz和23 MHz,其值近似等于布里渊自然线宽。文中的研究结果对布里渊光时域反射系统最大入纤光功率的确定具有重要的参考价值。     

三芯海底电缆中复合光纤与导体温度关系建模

三芯光纤复合海底电缆中光纤以内填充层热阻的准确计算是建立光纤与导体温度关系的关键和难点。本文在建立三芯海缆热路模型的基础上,根据虚拟热源和镜像法,利用光纤温度计算出填充层外径处温度,进而计算出铠装层外径处温度;根据傅氏传热学原理计算出光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻;利用形状因子法计算出填充层内径至铠装层外径的总热阻,再减去光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻,得到光纤以内填充层的热阻;根据热路模型建立了光纤与导体的温度关系方程,并用有限元求解结果验证了方程的正确性。结果表明,三芯海缆的光纤与导体温度呈线性关系,导体温度每上升1.15℃,光纤温度上升1℃;相同导体温度下,环境温度每上升7.7℃,光纤温度上升1℃。根据光纤温度和环境温度可计算出导体温度,作为三芯海缆导体温度监测和载流量计算的理论依据。     

A performance enhanced Rayleigh Brillouin optical time domain analysis sensing system

Aiming at the problem of large fading noise in Rayleigh Brillouin optical time domain analysis system, a wavelength scanning technique is proposed to enhance the performance of the temperature sensing system. The principle of the proposed technique to reduce the fading noise is introduced based on the analysis of Rayleigh Brillouin optical time domain analysis system. The experimental results show that the signal-to-noise ratio (SNR) at the end of optical fiber with length of 50 m after 17 times wavelength scanning is 5.21 dB higher than that with single wavelength, the Brillouin frequency shift (BFS) on the heated fiber with length of 70 m inserted at the center of sensing fiber can be accurately measured as 0.19 MHz, which is equivalent to a measurement accuracy of 0.19 °C. It indicates that the proposed technique can realize high-accuracy temperature measurement and has huge potential in the field of long-distance and high-accuracy sensing.     

基于经验模态分解的单端BOTDA系统降噪方法研究

针对单端布里渊光时域分析(BOTDA)系统存在噪声大、信噪比较低等不足,提出一种基于经验模态分解的降噪方法。理论分析经验模态分解的降噪原理和少模光纤单端布里渊光时域分析传感原理,通过搭建的单端结构布里渊光时域分析温度传感系统,对经验模态分解的降噪效果进行对比分析。实验和仿真结果表明,经验模态分解算法对温度传感系统具有良好的降噪效果,降噪后信噪比提升了约3.06 dB,温度测量精度提升了约0.98℃。     

FBG波长高精度解调的研究进展

在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅(FBG)波长对工程监测非常重要。综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法,主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研究进展,分析了信号解调过程中的算法对FBG传感解调性能的影响。     

光纤光栅解调系统信号处理算法的实现

针对目前市场上的光纤光栅解调仪体积大、功耗高的缺点,提出了将DSP应用于光纤光栅解调系统实现波长解调的方案;同时,为了减小DSP运算的数据量,提高光纤光栅解调系统的实时性,提出了一种光谱寻峰算法,通过与Matlab中的峰值检测模块的处理结果进行对比分析,证明了算法的有效性.     

增益型受激布里渊相移谱宽范围功率特性

相移谱的功率依赖特性对矢量布里渊光时域分析系统的优化设计具有重要意义。对增益型受激布里渊散射（SBS）相移谱进行了建模分析；搭建了外差pump-Stokes系统，在5~90 mW泵浦光功率和5 W~9 mW斯托克斯光功率范围内测量了400 m标准单模光纤的增益型SBS相移谱；分析了Stokes光功率影响增益型SBS相移的机理。结果表明:当固定Stokes光功率时，增益型SBS相移范围与泵浦光功率成良好线性关系；因泵浦耗尽作用的影响，导致当Stokes光功率由5 W上升至8 mW时，增益型SBS相移范围的泵浦光功率灵敏度由1.448（）/mW下降至1.156（）/mW。根据理论和实验结果，对增益型VBOTDA系统进行了优化设计分析，为其在长距离和高精度传感领域的发展奠定了基础。     

电力系统视频监控中目标检测与跟踪算法研究

对变电站电力设备进行全天候实时监测是电力系统安全防范的有效手段。根据视频监控技术的原理和特点,介绍了视频监控系统中的两大关键技术---运动目标检测和跟踪技术,并对运动目标检测和跟踪技术中常用的算法进行了探讨。介绍了运动目标检测与跟踪算法的基本原理,分析了算法的特点以及存在的问题,选取了适用于电力系统的目标检测与跟踪算法。最后,设计了电力系统视频监控的基本模式,并对电力系统视频监控的实际运行系统及发展趋势进行了详细的分析。