基于载波相移系统的二倍频光电振荡器

为了扩展光电振荡器(OEO)的频率范围,设计了 一种基于载波相移系统的二倍频OEO(FD-OEO)。 系统采用相位调制器(PM)和Mach-Zehnder调制器(MZM)并联,构成载波相移系统,利用载 波相移双边带(CPS-DSB) 调制的方法产生二次谐波分量;同时利用啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)色散特性实现边带分 量与CPS补偿,维持 OEO环路中基频信号的振荡。实验结果显示,在OEO环路系统基频信号为2.23GHz情况下,产生了4.30 GHz的FD信号,且通过边模抑制性能、稳定性及相位噪声对系统性能进行了验证。     

基于FPGA的时延辅助定位FBG传感系统的研究与设计

由于受光源谱宽和光纤Bragg光栅传感波长移动范 围的限制,FBG传感系统中可复用的FBG数量 受到很大限制。为了解决这种限制问题,提出通过传感信号的时间延迟对传感FBG进行定位 的方法。 设计出基于FPGA的时延辅助定位FBG传感系统,用Fabry-Peror(F-P)腔和时延定位结合的 方式对传感信息进 行解调,用FPGA进行数据处理。搭建了实验系统,进行了简单的实验。实验结果表明, 本文系统增加可复用FBG数量的方法实用性强,精度高。     

一种基于OPM和FBG滤波器的新型双工ROF系统

提出了一种采用光相位调制器(OPM)和光纤布 拉格光栅(FBG)滤波器实现的双向光纤无线通信(ROF)系统。在中心站,系统采用OPM和FBG滤波器产生抑制一阶边带的多边带光信号 ,而2.5Gbit/s 的下行链路信号只调制在中心光载波上同时经过光纤进行传输。在基站,未被调制的边带信 号用来重新调 制上行链路信号。建立了产生光载毫米波的理论模型,分析了光纤色散导致的相位影响,并 通过仿真实验 验证了系统的可行性。结果显示,经过60km光纤传输后,上、下行 链路信号的眼图都清晰可见,上行链 路功率代价小于0.2dB,下行链路功率代价小于1.8dB,系统具有较好的抗色散能力。     

基于啁啾相移FBG的宽调谐单通带微波光子滤波器

为扩大单通带微波光子滤波器(MPF)的可调谐 范围,提出了一种基于啁啾相移光纤光栅(PS-FBG) 的宽调谐单通带MPF。首先对普通PS-FBG的反射谱和基于普通PS-FBG的单通带MPF频率响应 进行了理 论和实验研究;然后,采用传输矩阵方法分析了啁啾PS-FBG的相移量、折射率调制深度以 及相移点位置 对其反射谱特性的影响,进而分析了对基于啁啾PS-FBG的单通带MPF频率响应的影响。结果 表明,调节可调谐激光 源的波长,可实现单通带频率的可调;相对于普通PS-FBG,啁啾PS-FBG扩大了反射谱带宽 ,从而单通带MPF扩大了可调谐范围。适当设计啁啾PS-FBG的相移点的位置,可以使单通带M PF的可调谐范围进一步增加。     

一种新型具有温度补偿功能的光纤光栅交流电流互感器

为了消除温度对实现电流测量的影响,提出了一种具有温度补偿 功能的光纤Bragg光栅(FBG)交流电流互感器。利用两个FBG和超磁致伸缩材料(GMM)组成的 传感单元分别放置在两个相邻对称的铁磁回中,并加上两个方向相反的直流偏置磁场,利用 匹配检测方法对两只FBG进行解调,实现交流的测量。测量结果表明,在温度的影响下,系 统的静态工作点几乎未发生变化,在线性区测得最大电流为93.78A , 可获得1.68%的满量程精度。这种FBG电流传感器不仅可以测量交流电 流,也可以实现直流电流的测量。     

沥青路面用光纤光栅温度传感器校准方法研究

为了准确修正应用光纤光栅传感技术监测得到的沥青路面应变响应信息,并为沥青路面温度场实测提供有效的技术手段,针对光纤光栅温度传感器在沥青路面应用的标定方法及输出特征展开了研究.采用水浴方法对使用前传感器进行标定;通过对碾压成型后的复合车辙板试件内温度传感器的再次标定,分析了沥青路面碾压工艺对埋设光纤光栅温度传感器标定结果的影响;采用车辙试验仪对成型的复合车辙板进行碾压,模拟分析荷载对光纤光栅温度传感器输出结果的影响.结果表明：二次多项式拟合可满足温度误差不超过±0.5℃的标定合格标准,符合光纤光栅温度传感器的标定模型;复合车辙试件成型12h的温度传感器标定结果与水浴标定结果差距较大,但2d后的标定结果差距减小;荷载会对温度传感器的输出信息产生影响,但响应信息仍能保证精度.     

基于FBG传感技术的深海立管涡激振动测试研究

为了探索光纤光栅传感技术在深海立管振动测试中的适用性,采用光纤光栅应变传感器,在大型波流耦合试验水池中进行了阶段流作用下大长细比深海立管的涡激振动测试。试验立管模型长为6.2 m,长细比为310,模型材料采用铜管,立管上部1.2 m处于均匀稳定的流场中,下部5.0 m处于静水之中。沿立管长度四面对称布置48个光栅测点,通过改变外流流速、内流流速和初始顶张力等影响因素,采集应变数据并结合模态分析理论,分析了不同工况下立管的振动频率、幅值及模态等振动特性,研究了阶段流作用下立管的涡激振动规律。结果表明,光纤光栅传感技术能很好地满足大长细比深海立管的涡激振动测试要求,能准确体现立管的应变时程、振幅和频率等振动特性,清晰反映出在不同外流速下立管振动的多模态特征及每阶主导频率下的锁振区间。     

卫星典型复合材料蜂窝结构板的冲击定位方法

针对一种典型复合材料蜂窝夹芯结构,构建了光纤Bragg光栅传感系统,实时监测材料冲击响应信号,对信号进行了小波包分解获得其能量谱。结果表明,第16阶小波包能量对冲击敏感。利用能量幅值比进行冲击定位,平均误差为1.87cm。该方法能够有效判定冲击位置,为卫星结构健康监测提供了一定的依据。     

涂覆层对光纤布拉格光栅应变传递的影响机理分析

利用光纤布拉格光栅(FBG)测量结构物表面的应变时,FBG的涂覆层会对其应变传递产生影响,从而造成测量结果与真实应变之间有较大的差异。针对此问题,建立了应变传递模型对有涂覆层和无涂覆层两种FBG应变传递率进行了理论分析,得出了两者的平均应变传递率随粘贴长度的增大而增大。为了验证理论模型的适用性,进行了等强度梁实验,实验结果表明在相同的粘贴长度下有涂覆层FBG的平均应变传递率较低,且其最大平均应变传递率仅能达到92%,而无涂覆层FBG在粘贴长度达到6 cm时,应变传递率已经可以达到99%,可以满足绝大多数的应变测量需求。所建立的应变传递数学模型与实际的试验验证结果相符,深刻揭示了涂覆层对FBG应变传递率的影响规律,为FBG应变测量的工程应用提供了重要的参考。     

Design and application of fiber Bragg grating (FBG) geophone for higher sensitivity and wider frequency range

The fiber Bragg grating geophone sensor with higher sensitivity and wider frequency range was reported. The methods to increase the sensitivity of the FBG cantilever sensor were presented. The acceleration sensitivity of the optimized FBG geophone is 220 pm/g, and the resonant frequency can reach to 295 Hz. The experiments show that the FBG geophone system has the minimum detectable acceleration of 1 mm/s². Some factual application examples of using this fiber Bragg grating geophone monitoring system for micro seismic monitoring in coal mine were presented.