可控震源分频同时扫描采集方法实现与应用

提高可控震源生产效率面临着滑动扫描存在谐波干扰强、多震源同时激发会产生较强邻炮干扰、距离分离同时扫描需要大量设备等困难,此外地震数据质量的提高和采集成本的控制也受到这些因素的影响。引入分频同时扫描(Frequency Separated Simultaneous Sweep,FS3)技术,利用不同频率信号之间互不相干的特性,将一个目标扫描信号分离成若干个不同或相关性很小的频带的子信号,从而实现无邻炮干扰或其干扰最小的同时扫描。该方法激发时不受距离限制,提高了生产效率;为特定频带(特别是低频)增加激发能量创造了条件,减少了由非线性扫描带来的谐波干扰;可以使各频带能量输出均匀,从而实现合成记录的能量均衡,为后期取得优质的地震资料奠定了较好的基础。     

谐波影响下电容器组差压保护动作分析及对策

结合某变电站供电片区频繁发生的电压波动事件,分析了附近工厂冲击负荷产生的高次谐波是造成站内并联电容器组差压保护频繁动作的原因。变电站10kV母线电压和电流的监测数据分析表明,母线电压和电流波形发生较大畸变,母线电压谐波造成电容器组差压保护回路放电线圈二次侧较大的高次谐波电压,引起差压保护出口电压达到整定值动作,多组电容器连续跳闸导致10kV母线供电片区电压产生较大波动。针对工厂供电路径迁改困难的问题,提出了在并联电容器组二次回路加装高通滤波器的措施,改造后未发生差压保护动作事件,实施效果良好。     

埋入式干涉型光纤应变传感器

本文研究一种干涉型光纤应变式传感器，并把它埋置于复合材料试件中，用以测量复合材料中的应变变化，给出了理论推导和实验结果。     

线阵InGaAs扫描FBG反射谱的传感解调方法

研究并实现了一种基于256像元线阵InGaAs扫描的光纤布拉格光栅传感解调系统。针对线阵InGaAs探测器,分析了光纤光栅反射谱中心波长定位原理,可实现多个FBG光谱的同时解调,单通道解调传感器数量取决于FBG的带宽和中心波长漂移范围。对256个像素点的光谱数据,通过设置的阈值判断反射谱的个数,分别对每一个谱峰进行拟合,基于高斯指数曲线模型实现了寻峰算法,获得了中心波长。搭建FBG解调系统采集光谱数据,寻峰算法的稳定性达到0.5 pm。该解调方法无机械移动部件,实现了多光纤光栅波长寻峰的并行快速响应,波长解调范围为1 525～1 570 nm,为多光纤光栅传感提供了高速解调方案。     

采用可调Mach-Zehnder滤波的波长可切换掺铒光纤激光器

为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于马赫-曾德（M-Z）结构和光纤光栅串结合的掺铒光纤激光器,在M-Z干涉结构的一个干涉臂中加入光学延迟线（ODL）,实现对干涉间隔的灵活可调。系统结构设计采用976 nm波长的LD作为泵浦源,长度为6 m的掺铒光纤作为增益介质;采用光栅串将特定波长的光反射回环形腔形成振荡;采用M-Z结构产生梳状滤波用来对光栅串反射回的光进行选择;通过调节ODL来改变腔内损耗,进而实现激光的可调谐输出,并通过在系统中加入可饱和吸收体（SA）和子腔结构来抑制波长的跳变。实验中,在泵浦功率为100 mW时,实现了单波长双波长和三波长的稳定的激光输出。单波长共输出13个,调谐范围为1 570~1 596 nm,调谐间隔为2 nm,边模抑制比均大于50 dB。     

引入应变灵敏度矩阵的探针形状光纤测量方法

介入探针形状监测技术能够为医生在手术中提供重要参考信息,是保证手术安全性的必要手段。为提高介入探针形状测量精度,文中提出一种引入应变灵敏度矩阵的光纤光栅传感阵列介入探针形状测量方法。首先,基于光纤光栅传感理论,分析了植入在探针中光纤光栅波长漂移量与其应变的关系,同时引入了应变灵敏度矩阵,研究了光纤光栅中心波长漂移量与其弯曲曲率的关系。然后,推导了探针的局部单元几何参数关系和坐标转换方程,建立了基于光纤光栅的探针形状测量模型。最后,为了验证引入应变灵敏度矩阵对形状测量精度的影响,对植入光纤光栅传感阵列的介入探针进行了不同弯曲状态下的形状测量实验,对比分析了引入应变灵敏度矩阵前后形状测量的误差。实验结果表明,引入光纤光栅应变灵敏度矩阵可有效提升介入探针的测量精度,在不同弯曲情况下,介入手术探针末端偏移量平均误差降低了1.385 mm,最大误差降低了3.317 mm。文中所提出的基于光纤光栅传感阵列的形状测量方法在介入手术柔性医疗器械的形状重构方向具有广阔的应用前景。     

基于七芯光纤的M Z双参数同时测量传感器

利用熔接机分别对单模光纤 七芯光纤 单模光纤进行纤芯错位熔接,制作了一种光纤Mach Zehnder(M Z)干涉型传感器。将一段长1 cm的七芯光纤两端分别与SMF 28单模光纤错位熔接制得M Z型干涉传感器。传感器最大条纹对比度为20 dB。分别设计不同温度、不同应变对传感器的温度特性及应变特性进行分析研究。实验发现随着温度的增加,传感器的谐振波长发生红移,40~90 ℃温度范围内灵敏度和线性拟合度分别为39.3 pm/℃和0.998 3;室温下随着应变由0增加到1 384 με,传感器的谐振波功率下降,应变灵敏度和线性度分别为0.008 8 dBm/με和0.990 3。实验结果表明,分别解调光谱的波长和光强都可实现温度和应变双参数同时测量。     

不同反射率光纤光栅再生过程及温度特性研究

针对再生光栅在高温退火后存在较低反射率导致高温测量受限的问题,采用244nm氩离子激光制作两支栅区长度分别为10mm和25mm的种子光栅,使用超高温箱式炉对种子光栅进行900℃的快速高温退火处理。在擦除初始种子光栅后制备出高温再生光栅,并在200℃-900℃温度范围内对高温退火后的两支再生光栅的高温传感特性进行实验测试。结果表明:在900℃温度稳定环境中测试100min,10mm再生光栅中心波长的稳定度为4pm,反射率为19.03%;25mm再生光栅中心波长的稳定度为8pm,反射率高达84.13%;在200-900℃温度范围内,两支再生光栅温度线性度较好,相关系数均在0.998以上;温度灵敏度系数分别为15.23pm/℃和15.24pm/℃;栅区长度为25mm的再生光栅更适合用于制作高温传感器。     

基于双包层大模场光纤的Fabry-Perot应变传感器

提出了一种通过化学腐蚀对双包层大模场光纤进行加工,并结合放电熔接工艺制备光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的方法。将尺寸为20/125μm的双包层大模场光纤端面切平后在浓度为40%氢氟酸中浸泡20 min使光纤端面形成凹槽,再与端面切平的HI-1060光纤进行熔接,在熔接点处形成气泡,构成全光纤F-P腔结构,反射谱波长周期为9 nm,条纹对比度达到9. 55 dB。采用等强度梁对传感器的应变特性进行测试与分析,在0~350με范围内分别进行加载与卸载实验,波长灵敏度大于2. 88 pm/με,线性度高于0. 99。     

基于改性型UDP和CIGI的光纤 光栅高速解调技术研究

为了实现光纤光栅传感的实时监测以及高速数据采集和准确分析,提出了一种基于改进型UDP和数据封装协议CIGI的光纤光栅解调系统方案。该系统网络传输层采用改进型UDP协议,通过单次传输N个数据包的改进型ACK应答机制,利用16位AD对256像素线阵光电阵列扫描的FBG反射谱光强数据进行采集,根据CIGI通用图像接口数据封装协议对光谱数据进行打包,通过千兆以太网接口实现解调仪与上位机的原始帧数据的通信,提高了传感数据的传输速率和可靠性。在LabVIEW环境中设计的交互界面上实现FBG反射谱的监控和传感数据的解调结果显示。通过准分布式多点FBG传感的实验数据采集测试及网络通信抓包数据结果表明,该传感监测系统能够有效利用以太网通信实现FBG光谱信息的实时传输,采样率可达到16 kHz,能够满足光纤光栅传感实时数据的高速采集和处理要求。