基于可调谐激光器的复用传感系统的研究

为了克服复用传感系统中光源带宽及功率的制约,有效地扩大多点检测的范围,采用波分和时分复用传感技术,设计了可调谐光纤激光器作为传感系统的光源.基于耦合模方程的理论,对匹配光栅调谐光纤激光器波长扫描寻址解调方法进行了理论分析和实验研究.实验中采用可调谐光纤激光器对由4个光栅组成的两个光栅串成功地进行了波分和时分复用传感,实验获得的应变分辨率为2.9με/step.该传感系统具有经济实用性、信噪比高、可复用数目大等特点,对于多点检测的传感网络具有较大的实用价值.     

全金属化应变不敏感FBG温度传感器特性研究

为了解决传统胶封光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器存在严重胶蠕变和老化问题,提出基于一步超声波焊接的全金属化封装FBG传感器方法,采用有限元分析方法进行传感器的应变不敏感结构设计并制作了该温度传感器进行实验验证。测试结果表明,该方法制作的特定封装形式的FBG传感器对轴向应变不敏感,温度灵敏度达到39.16 pm/ ℃,是封装前裸光栅的4倍,线性度超过0.999,具有较好的重复性,并且温度从20 ℃改变到100 ℃的动态测量响应时间小于30 s。该金属化封装FBG温度传感器的工艺简单,制作周期短,其优异的温度传感特性在高精度、高可靠性传感监测领域具有广泛的应用前景。     

光纤布拉格光栅应力传感技术研究与应用

介绍了光纤布拉格光栅测量应力的原理,论述了国内外光纤布拉格光栅在应力测量方面的研究与应用.分析了制备工艺、聚合物封装、化学蚀刻、复合材料封装等对光纤布拉格光栅在测量范围、测量精度、工作寿命、多路复用以及实用性方面的影响.指出了光纤布拉格光栅要在实际中得到更广泛的应用,仍需作更多的研究,找到简便易行的封装方法,从而实现更高精度、更大范围的信号检测.     

迴旋自谐振脉塞的Bragg腔设计分析

迴旋自谐振脉塞是一种工作在毫米、亚毫米波段、兆瓦级以上功率的相干辐射器.本文叙述了迴旋自谐振脉塞的基本原理,着重给出谐振系统Bragg腔的分析设计方法和计算结果.从皱纹波导理论出发,根据它的分布反射特性,推导出一个相关参数S.利用S参数结合实例可以较为简捷地设计、选择Bragg腔的工作模式.     

用于船舶结构监测的大量程光纤布拉格光栅应变传感器

平板结构的贴片式光纤光栅传感器应变测量范围较小,难以满足船舶结构健康监测中的应变测量要求。本文采用不锈钢材质,设计了一种采用环形平面弹簧和平板复合结构的贴片式传感器,通过环形平面弹簧结构将复合结构的大应变转化为光栅的小应变,降低被测物体与光栅之间的应变耦合系数,实现了大应变测量。理论分析了复合结构的传感原理,通过有限元方法仿真了该结构的应力分布,结果证明了该结构能够实现大应变测量。将传感器胶粘在特种钢试件上进行了载荷试验,试验结果表明:该复合结构传感器的量程大于20000με,且线性度较好,相关系数大于0.99。另外,设计的传感器体积较小,便于安装,能较好地解决船舶结构健康监测中的大应变测量问题。     

外加偏置磁场对静磁波模式及其频带的影响

本文完整地展现了磁光薄膜中任意倾斜的外加直流偏置磁场对微波静磁波激发模式及其带宽的影响,实现了对不同静磁模的统一考虑,为进一步分析磁光Bragg器件的衍射性能提供理论基础.计算分析表明:(1)当外加偏置磁场的大小不变时,传统磁化情形下的静磁波带宽最大,此时基于MSBVW的磁光Bragg器件较相应的MSFVW器件有更高的工作频率;(2)在适当倾斜的偏置磁场作用下,静磁反向体波(MSBVW)、静磁正向体波(MSFVW)和静磁表面波(MSSW)均可被激发,它们的激发频率依次增大;(3)通过倾斜偏置磁场可使MSFVW的频带向高频移动.     

基于FBG传感系统的可调光滤波器非线性研究

采用光纤布拉格光栅(FBG)传感系统研究压电陶瓷(PZT)驱动法布里-珀罗(F-P)型可调谐光滤波器(TOF)的非线性特性。基于多光束干涉理论建立了TOF的非线性模型,推导了透射带波长和自由光谱范围(FSR)对驱动电压的非线性响应;基于FBG传感系统测试了F-P型TOF的波长非线性,并采用多项式拟合对其进行描述,实测F-P型TOF波长的非线性误差最大为1.006 nm;基于F-P型TOF的非线性模型,研究了其波长定位误差,并提出采用参考光栅的方法降低波长定位误差。实验表明,F-P型TOF的波长随机误差可由73～81 pm降至12 pm以下。     

基于模量/应变波耦合特性的FBG碳纤维增强塑料复合材料拉伸断裂监测

从光纤Bragg光栅（FBG）反射中心波长随碳纤维增强塑料复合材料（CFRP）拉伸试件表面应变变化敏感特性的角度,详细研究了拉伸过程中FBG中心波长的拉伸变化速率（即CFRP的宏观弹性模量）与复合材料内部断裂饱和状态的相关性和断裂瞬间试件表面的应变波响应特性,即：在拉伸过程中,CFRP拉伸试件的宏观弹性模量随着内部断裂的发生而不断减小,且在试件出现明显应力松弛状态前趋于平稳;应力松弛状态出现时,断裂区域表面接收的应变波响应略大于其他区域。通过设计相应排布形式,将FBG与CFRP断裂监测相结合,提出了一种基于FBG传感的CFRP断裂分阶段监测方法。该方法中传感探头直接与CFRP试件耦合,测量及传导光路全光纤化,可实现对CFRP断裂状态的绝对监测。     

一种光纤Bragg光栅传感器解调系统的实验研究

实验研究了基于可调谐光纤激光扫描的光纤Bragg光栅（FBG）传感器解调技术。系统由可调谐光纤F—P（TFFP）滤波器、掺Er光纤放大器（EDFA）、隔离器和耦合器组成可调谐激光光源,根据光电探测器输出波形、驱动电压与应变问关系实现了应变解调。分析了影响系统解调精度的原因,并做了相应的改进。实验测得,应变与TFFP驱动电压间的线性度达到0．998,且能达到1．26μstrain的高应变分辨率。     

FBG传感信号数字化可调谐F-P滤波器解调技术研究

为进一步提高光纤光栅(FBG)解调系统的性能,提出并实现了基于FPGA逻辑控制的可调谐F-P滤波(TFFP)FBG传感数字化解调系统.重点介绍基于TFFP解调技术的工作原理,并给出了此解调系统硬件设计的系统框图.解调实验结果表明,通过与光谱仪的测量数据比较,此解调系统达到了预期的目标,经标定后系统的分辨率达1 pm,动...