基于菲涅耳反射的准分布折射率传感器研究

介绍了一种基于时分复用光纤传感技术的准分布折射率传感器。通过测量光纤端面的菲涅耳反射信号的强度,实现对待测溶液折射率的分布检测。在多个测量点之间采用不同长度的延迟光纤,利用不同传感位置处的菲涅耳反射信号回到测量端的时间差来实现距离可分辨的多点测量。实验结果表明该传感器的测量距离达16 km,测得折射率范围为1.3486~1.4525,对应的灵敏度范围为38.785~305.430 dB/RIU(RIU为折射率单元)。     

多段分布式光纤裂缝监测系统及其应用

基于光纤拉断引起菲涅尔反射机理,考虑大型工程结构多处随机裂缝监测的需求,利用普通商用光时域反射计(OTDR)提出了可同时探测多处随机裂缝的多段分布式光纤裂缝监测系统设计方法。该系统由多区段传感光路和传输光路组成,混凝土开裂时光纤被拉断,使用OTDR识别光纤中的菲涅尔反射以确定裂缝位置。其次,分析了影响该系统监测裂缝数目的主要因素为光纤耦合器的耦合比、OTDR的动态范围以及光纤断点处菲涅尔反射峰值。结果表明,该系统对于普通商用OTDR理论上最多可探测到49个断点。在此基础上,设计制作了钢筋混凝土受弯构件裂缝演化规律的多段分布式光纤裂缝监测系统,使用普通商用OTDR成功地监测到受弯构件加载过程中的多个随机裂缝的演化过程,证明了该系统实际应用的可行性和有效性。     

分布式光纤温度传感器的研究现状与发展趋势

综述了基于光时域反射技术(OTDR)和光频域反射技术(OFDR)，以光纤中光散射效应(布里渊效应、喇曼效应)作为温敏信号的分布式温度光纤传感器的特点、原理和研究现状，并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势。     

基于渐逝波耦合的网络化光纤温度传感器研究

基于光纤渐逝波耦合原理,在光纤耦合器的熔锥区涂敷温敏材料制得光纤温度传感器,并将3个传感头级联,构建温度传感器网络.采用锁相环技术测试了各传感器的分光可见度随温度的变化关系.实验表明,在40～ 90℃范围内,随着温度的增加各传感器的分光可见度单调增加,并通过零值点.利用三次多项式函数对温度传感特性曲线进行拟合,并对整个传感网络系统进行定标,多次测试结果表明,本系统的温度测量准确度优于±0.2℃.     

光时域反射仪的原理与使用

伴随着光缆在有线电视系统中的广泛应用 ,光时域反射仪 (ＯＴＤＲ)在网络改造和维护中的作用显得越来越重要。下面就ＯＴＤＲ的工作原理、组成方框图、测试结果分析和实际操作的经验谈谈体会。1　背向散射原理及组成方框图光时域反射仪又叫光纤分析仪 ,它的工作依据是光的背向散射原理。光纤的背向散射是由瑞利散射和菲涅耳反射引起的 ,菲涅耳反射是由折射率变化引起的 ,一般发生在接续点、对接处和光纤的端面。而背向散射是由于介质不均匀而引起的散射光中 ,会有一部分光沿着光路传输的相反方向传回发送端。光时域反射仪就是利用光纤中背向…     

基于FBG反射谱信噪比测量的重金属离子传感器

实现了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)及其末端 镀膜的高灵敏度Ni²⁺浓度光纤传感器。壳聚糖和聚丙烯酸(PAA) 通过自组装,以聚合物膜的形式直接聚合沉积在光纤末端。当Ni2＋因螯合作 用而被膜吸附时,膜的折射率发生变化,从而 使光纤末端的菲涅尔反射发生改变。通过测量菲涅尔反射光谱中信噪比(SN R)的变化,就可以得到Ni2＋的浓度。实验测得传感 器的最大线性灵敏度可达35.52dB/mM。利用SNR解调的方法不仅可以消除光源功率波动对测量精度的影响,同时可以利 用FBG谐振波长的漂移测量温度变化。本文实现的Ni2＋浓度光纤传感器,具有良 好的灵敏度、成本低和结构简单等优点。     

用光时域反射仪测定光纤故障点的体会

光缆线路是传输光信号的通道,是光纤通信不可分割的部分。但由于光缆本身结构在制造过程中存在的缺陷及天灾人祸等外力因素,会使光缆线路受到意外破坏,造成光缆线路故障,从而使光纤通信中断。所以在实际工作中遇到光缆线路故障时,迅速准确地测定故障点,对制定修复方案、迅速抢通电路是十分关键的一步。测量光纤故障点使用的仪器是光时域反射仪(OTDR)。现就用OTDR测定光纤断纤点谈几点看法。1　OTDR测定断纤点的工作原理OTDR向被测光纤发送光脉冲,当光脉冲通过光纤传输时沿光纤长度上的各点均会引起散射,在光纤断纤点或端面会产生菲涅…     

强菲涅尔反射对光纤链路测试的影响分析

定性和定量分析了在使用OTDR测量光纤链路时,沿光纤长度上某点强菲涅尔反射对背向散射曲线的影响,并给出解决办法。     

分布型温度传感器

日本藤仓电线公司完成了将光纤作为传感器,测量读出纤维纵向温度变化的分布型温度传感器的基础研究,现正在进行实用性开发.这种温度传感器的原理,就是用光脉冲反射法(OTDR)检出加热具有金属涂层的耐热光纤时产生的特性变化.OTDR法就是根据入射光脉冲在光纤上各     

基于回波干涉效应的新型光纤信号调制器

理论分析了光纤信号传输系统中光纤端面菲涅耳反射所引起回波的多光束干涉效应,计算了光纤端面的反射回波相干叠加后回波光强随光纤端面间距的变化,针对光的振幅调制设计了基于回波干涉效应的新型光纤信号调制.实验中,从光纤耦合器输入端输入光波,将调制信号以电压形式加载于压电陶瓷管,使其伸缩振荡来控制两光纤端面间距离,光信号在光纤端面发生菲涅耳反射产生回波并发生回波干涉效应,从光纤耦合器回波端得到回波信号.实验结果表明,这种光纤信号调制器获得调制度约为95%,信噪比约为10 dB,带宽约为200 kHz.     

Fabry-Perot Temperature Sensor for Quasi-Distributed Measurement Utilizing OTDR

A quasi-distributed Fabry-Perot fiber optic temperature sensor array using optical time domain reflectometry （OTDR） technique is presented. The F-P sensor is made by two face to face single-mode optical fibers and their surfaces have been polished. Due to the low reflectivity of the fiber surfaces, the sensor is described as low Fresnel Fabry-Perot interferometer （FPI）. The working principle is analyzed using twobeam optical interference approximation. To measure the temperature, a certain temperature sensitive material is filled in the cavity. The slight changes of the reflective intensity which is induced by the refractive index of the material was caught by OTDR. The length of the cavity is obtained by monitoring the interference spectrum which is used for the setting of the sensor static characteristics within the quasi-linear range. Based on our design, a three point sensor array are fabricated and characterized. The experimental results show that with the temperature increasing from -30℃ to 80℃, the reflectivity increase in a good linear manner. The sensitivity was approximate 0.074 dB℃. For the low transmission loss, more sensors can be integrated.     

双光纤双参量布里渊光时域分析传感技术的研究

对于布里渊分布式光纤传感器(DOFS),温度或应变的变化都会引起布里渊频移谱改变,因此存在交叉敏感问题。在以往对布里渊光时域反射(BOTDR)计的双参量传感研究中,采用单根光纤,通过同时检测布里渊频移和功率变化,实现双参量传感。但对于布里渊光时域分析(BOTDA),由于受激布里渊散射的偏振相关性,不能实现对受激散射光功率的准确检测,因此难以实现单光纤的双参量传感。针对这一问题采用温度和应变系数不同的双光纤进行双参量传感。先测量了几种常用光纤的温度和应变布里渊频移系数,然后选择G652和G652成缆两种光纤,通过构建系数矩阵,由两根光纤的布里渊频移计算得出温度和应力,从而实现了温度分辨率25℃左右,应变分辨率约为200με的双参量传感。     

拉曼散射分布式光纤温度传感器的设计

文章论述了基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布式光纤温度传感器系统，对其信号处理技术进行了全面而深入的研究。采用光时域后向散射技术来获取温度信息，并用时域信号数字积累平均方法来提高系统的信噪比，据此建立了分布式温度传感器。     

Light intensity-referred and temperature-insensitive fiber Bragg grating dynamic pressure sensor

Temperature-insensitive fiber Bragg grating (FBG) dynamic pressure sensing based on reflection spectrum bandwidth modulation and differential optical power detection is proposed and experimentally demonstrated. A special double-hole cantilever beam is designed to induce linear strain-gradient distribution along the sensing FBG, resulting in FBG reflection spectrum symmetrical broadening and optical power increase.Based on the theory of optical waveguide and material mechanics, the causation of FBG spectrum broadening under the linear strain-gradient is analyzed, and the corresponding force-to-bandwidth broadening relation and force-to-optical power relation are formulized. FBG spectrum bandwidth and reflection optical power linearly change with applied pressure and both of them are insensitive to spatially uniform temperature variations.For a temperature range from -10℃ to 80℃, the measured pressure fluctuates less than 1.8% F.S.(120 kPa) without any temperature compensation. The system acquisition time is up to about 80 Hz for dynamic pressure measurement.     

OTDR技术在缠绕式光纤传感阵列结构状态监测中的应用

给出了一种新颖的、利用多模光纤缠绕钢绳式传感阵列网络,对智能材料与结构的受力、应变等状态参量进行监测和估计,并采用OTDR技术实时处理并行分布式传感信号.实验结果表明,此系统能够对结构的状态进行在线监测和估计,具有一定的实用价值.     

一种具有迈克耳逊结构的新型光时域反射仪

利用传输光纤中后向瑞利散射光携带有光纤位置、外界振动等信息的特点,采用光纤迈克耳逊结构构成干涉型光时域反射仪,有望以分布方式传感沿光纤的微小振动信号.文中设计了一种新型结构的分布式光纤振动传感器,该传感器用3dB耦合器将波长为1310nm的红外激光分为两路相干光:参考光和传感光,它们中的后向瑞利散射光在耦合器处发生干涉,干涉信号的变化点对应于振动点所在的位置.将没有振动信号、加微小振动信号和加损耗干扰三种情况分别作用于传感光纤并进行了试验对比.结果表明,在微小振动的情况下,光强变化微弱;加损耗时,光强变化显著,定位准确.     

Tm／Ho双掺杂光纤传感器的温度与应变特性

用实验 方法研究了掺稀土元素Tm/Ho光纤测温传感器的温度特性和应变效应。实验结果表明：在200℃和700℃之间 。Tm/Ho光 纤传感器的温度敏感性较高,应变敏感性与其它掺杂光纤 传感器的应变敏感性相近。     

基于保偏光纤模式干涉的温度传感技术

基于Sagnac光纤干涉仪偏振非互易的光纤温度传感器的理论、方案和相关技术,利用光强度直接测量的信号检测技术,实现了单点温度传感并进行了实验验证.实验和测试表明:这种温度传感器达到了0.01℃的温度分辨率和稳定性,通过改变温度传感头的长度和传感保偏光纤的双折射率,可方便地调节其测量范围.同时又提出了一种新的反射型保偏光纤温度传感方案并研制出微小型保偏光纤温度传感头.在此基础上,实现了多点温度测量,研制出大型变压器绕组温度监控用多点温度传感系统,在0～200 ℃的温度范围内达到了0.5℃的测量精度和分辨率,研制的传感头满足高电压绝缘和热油、热蒸汽的恶劣环境要求.     

A Quasi-Distributed Fiber-Optic Temperature Sensor With a Resolution of 0.07 $^{circ}$ C Based on Fresnel Reflection

A quasi-distributed fiber-optic temperature sensor for monitoring ambient temperature with a measured temperature resolution of approximately 0.07 $^{circ}$C is presented. The sensor operates based on temperature-dependent Fresnel reflection from each interface between a distributed fiber tip and a thermooptic medium, and on the parallel demultiplexing of an arrayed waveguide grating. Thin-film filters are utilized to achieve wavelength-division multiplexing-distributed sensing. Good long-term stability and negligible channel crosstalk between two adjacent sensing heads with a wavelength spacing of 0.8 nm are experimentally achieved. Such a sensor would have biomedical and industrial applications where accurate measurements of temperatures and their locations are essential.      

检测材料状态的缠绕光纤及OTDR技术

以智能复合材料结构中的损伤估计为目的,提出了一种新颖的利用多模光纤缠绕尼龙筋（或细钢丝绳）式的传感器。将这种传感器组成传感阵列埋置于复合材料内,可以对材料结构的受力、应变等状态参量进行检测。采用ＯＴＤＲ技术实时处理并行分布式传感信号,在复合材料典型构件上的初步实验表明该方法实用可靠,在复合材料智能化研究中有着广阔的应用前景。