光纤传感器在海洋科学领域的应用与研究进展

详细论述了光纤传感器在海洋科学领域,包括海洋的温度、压力、盐度、pH值、溶解氧浓度和浮游植物的叶绿素a的浓度等方面的应用与研究进展,对传统测量方法和光纤传感技术测量方法进行了比较。可以预见,光纤传感器对保护和监测海洋环境、开发海洋资源以及发展海洋养殖业具有重要的现实意义。     

基于无线传感器网络的海洋环境监测系统研究

无线传感器网络在海洋环境中最重要的应用是海洋环境的实时监控系统。与其他监测系统相比,海洋实时监测系统具有实时传感器节点,独立性高,精度高的特点。为了提高传感器的监测能力和稳定性,针对海洋环境管理的需求,提出并研究了基于无线传感器网络的海洋环境监测系统,并采用了将ZigBee通信与GPRS和GPRS相结合的技术方法。卫星通信,可以有效地监测海洋污染状况,为海洋环境监测提供一种新的方法和技术,对于后期应用具有重要的参考价值。     

面向海洋应用的光纤光栅温度传感器研究进展

有效的深海探测技术是获取海洋环境和资源信息的重要方式,也成为当前海洋领域内的研究重点,而海水温度是海洋探测研究关注的重要物理量之一。光纤光栅温度传感器凭借其独特的传感优势已广泛应用于航空航天、石油化工等领域,但对于海洋环境监测领域渗透较少。本文简述光纤光栅基本原理、结构及性能,并与传统测量方法进行比较,重点研究了近几年国内外光纤光栅温度传感器在海洋探测领域的最新研究进展,通过分析指出光纤光栅温度传感器是对现有传统海洋温度探测器的重要补充,在此基础上对于未来海洋光纤光栅温度传感器的研究方向提出了一些建议。     

激光脉冲制作的长周期光纤光栅/法布里-珀罗高温-应变组合传感器

在很多高温环境应用中,诸如发动机、飞机和宇航器、复合材料的健康监测,需要精确测量应变。针对这种场合提出了一种基于激光脉冲制作的长周期光纤光栅/法布里-珀罗(LPFG/F-P)温度-应变组合光纤传感器。该传感器由长周期光纤光栅与光纤法布里-珀罗干涉传感器级联构成,其中长周期光纤光栅由高频CO2激光脉冲制作,用于监测温度;光纤法布里-珀罗干涉传感器由157nm准分子激光脉冲制作,用于监测应变。这种新型组合光纤传感器最大的特点是能承受500℃的高温并能在高温环境下实现应变的精确测量,可望在高温恶劣环境条件下的结构(如飞机发动机)健康监测、复合材料生产过程监测等应用中发挥重要作用。     

应用于特殊环境的光纤光栅温度压力传感器

目前,光纤光栅温度压力传感器在航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等领域的应用非常广泛。由于其可以实现对温度、应变等物理量的直接测量,因此针对光纤光栅温度压力传感器的开发更多的集中于在特殊环境下的应用研究。本文以高温高压油井的特殊环境为例,对光纤光栅温度压力传感器进行了温度补偿式光纤光栅温度压力双参量传感系统的设计,并结合环境的特点进行了传感器相关器件的选择和调整。通过实验测试明确了该设计提高了光纤光栅温度压力传感器的适应性,完全能满足在特殊环境下的工作需求。     

光纤光栅在船舶结构状态监测中的应用

大型船舶航行于复杂的海洋环境中,受到风浪、海流、撞击等各种载荷的影响,因此船体必须具有足够的强度。光纤光栅传感器体积小,灵敏度高,抗电磁干扰、耐腐蚀能力强,能有效测量船体各部位的受力变形,为船舶在运行过程中提供监测和评估。本文设计制作了适合船用封装的光纤光栅(FBG)传感器,并对其进行了温度和应变传感特性测试。最后分析了光纤光栅船舶状态监测系统的组成及实施方案,对进一步深入研究具有指导作用。     

多通道型Pockels光纤传感器及其监测系统的研究

将基于Pockels效应基础上的光纤传感器(简称Pockels光纤传感器)开发成多通道型光纤传感器及其监测系统,无疑是国际光纤传感器主攻方向之一.这类多通道型光纤传感器及其监测系统,在恶劣的电气环境下的监控报警十分引人注目.本文讨论这种光纤传感监测系统的设计原理与构成特点.     

光纤布拉格光栅应变传感器的灵敏性及疲劳可靠性研究

分别采用金属和聚合物材料研究了封装材料对布拉格光纤光栅(FBG)传感器灵敏性的影响，并通过加速疲劳实验对传感器安装工艺的疲劳可靠性进行了研究。结果表明：焊接安装的金属封装FBG应变传感器具有良好的灵敏性及其长期稳定性，是海洋结构、桥梁等动载环境下工作的结构长期安全监测的理想器件。     

基于折反射星敏感器光学系统的光纤光栅温度传感器设计

为了实现太空环境下的卫星折反射星敏器光学系统中特殊结构部位的传感器的安装及温度监测,排除应变对传感器的影响,设计了一种适用于光纤光栅的环形特殊封装结构。并对传感器进行了温度标定、拉伸、温度重复性、振动及热真空实验。实验结果表明:这种封装形式的光纤光栅温度传感器线性度为0.998,温度灵敏度为8.5~8.7pm/℃,同一温度下,中心波长变化量在2pm以内,同时,该结构形变产生的应变对传感器中心波长没有影响;在振动及热真空环境下,传感器的性能不会受到影响。     

智能化海豚动力电源设计

为解决对海洋探测和海洋环境污染实时监测的电源问题,通过把微型水力发电机系于海豚身上,随着海豚运动时海水的反作用力驱动水力机转动发电,经整流滤波稳压后给锂电池板充电,从而海洋探测和海洋环境污染监测时可以使仪器获得稳定的电源。利用压力传感器、单片机、电磁控制和无线传输网络,增加该智能化海豚动力电源的可靠性和实用性,实现对仪器的回收和避免仪器对海洋环境的污染。     

光纤传感器及其在安全监测系统中的应用

概述了光纤传感器在安全监测系统中的应用,对光纤传感器的基本组成、原理及特点,光纤传感器的分类及测试水平进行了介绍;最后对光纤传感器安全监测系统的组成、系统的工作方式、安全机理进行了探讨。     

A Fiber-Optical Intrusion Alarm System Based on Quasi-Distributed Fiber Bragg Grating Sensors

A fiber-optical intrusion alarm system based on quasi-distributed fiber Bragg grating （FBG） sensors is demonstrated in this paper. The algorithms of empirical mode decomposition （EMD） and wavelet packet characteristic entropy are adopted to determine the intrusion location. The intrusion alarm software based on the Labview is developed, and it is also proved by the experiments. The results show that such a fiber-optical intrusion alarm system can offer the automatic intrusion alarm in real-time.     

Strain Sensor Using Optical Fiber Unsymmetrical F-P Cavity and the Characteristic Analysis

An intrinsic Fabry-Perot cavity consisted of different reflective mirrors is used in fiber-optical sensors for measuring the strain. The character of the unsymmetrical fiber-optical Fabry-Perot cavity and fiber-optic longitudinal stress-strain effect is analysed. The general theory and measurement method of strain are presented. A low fineness Fabry-Perot cavity is used to improve the linearity of optical fiber strain sensors. The result of experiment agrees well with the theory.     

基于ARM9260的多模式浮标岸基数据收发平台

针对于海洋特殊的环境,数据传输能力不能满足海洋环境检测的需求现状,文中提出将多种无线传输方式与AT91SAM9260结合构造多模式浮标岸基数据收发平台的设计方案,并给出具体的通信协议。同时,用VC++语言设计了岸基数据接收服务中心软件。本设计已成功用于海洋数据传输,对我国海洋环境检测技术的发展有较大的意义。     

FEC在陆缆系统中的应用

长距离高速光纤通信系统的研究是当前光通信领域的一大热点,FEC是实现长距离高速光纤通信的关键技术.文章介绍了FEC在陆缆系统中应用的必要性,几种可能的实现手段及在SDH层、OCh层具体实现技术,以及其对系统性能的改善.     

Collective Motion, Sensor Networks, and Ocean Sampling

This paper addresses the design of mobile sensor networks for optimal data collection. The development is strongly motivated by the application to adaptive ocean sampling for an autonomous ocean observing and prediction system. A performance metric, used to derive optimal paths for the network of mobile sensors, defines the optimal data set as one which minimizes error in a model estimate of the sampled field. Feedback control laws are presented that stably coordinate sensors on structured tracks that have been optimized over a minimal set of parameters. Optimal, closed-loop solutions are computed in a number of low-dimensional cases to illustrate the methodology. Robustness of the performance to the influence of a steady flow field on relatively slow-moving mobile sensors is also explored     

Sensors for Use with Functional Neuromuscular Stimulation

Functional neuromuscular stimulation (FNS) designates artificially applied electrical activation of muscles to restore function lost as a result of neurological lesions. FNS prostheses are currently being designed to restore urinary bladder control, standing, walking, and hand function. All of these prostheses need sensors for interaction with the human users and the environment. This paper discusses each of these prostheses with special regard to the use of sensors and the design specifications that the sensors must meet.     

Design of integrated and autonomous conductivity–temperature–depth (CTD) sensors

Impedance characterization of interfaces is a basic technique for a large class of chemical and biological sensors. This technique is often used to model interfaces between ion-based and electron-based conductive materials by means of electric variables such as voltage, current and charge. Conductivity–temperature–depth (CTD) sensors are sophisticated devices used in the environmental monitoring field to understand the effects of climate changes on oceans and on marine organisms. They usually require impedance sensing as readout technique. High-accuracy CTD sensors are present on the market but they are bulky and power hungry. However, the downscale of modern CMOS technology allows shrinking very complex bioelectronic interfaces into millimeter square size systems, thus opening a large ground of applications. This paper will describe an IC architecture and the related design approach to implement an electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique for CTD sensing and will propose a general approach for sensing complex impedance with low power consumption and high precision. The presented system is designed to achieve 15-bit resolution and power consumption to ensure lifetime up to 1 year using button-size batteries in ocean environment.     

声表面波无线传感系统设计

无线和无源化的声表面波传感器适用于许多特殊场合,其测量系统的设计与基于调制解调的无线传感器相比有许多特殊性,在介绍该类型传感器的测量原理的基础上,结合时域采样的延迟线型声表面波无线传感器,分析了无级信道特征、正交相位解调、本振等要素对无线声表面波传感器测量系统的测量产生的影响,为系统设计提供了依据。     

新型机载光纤数据总线系统仿真研究

对新型机载光纤数据总线系统进行了简要综述,详细介绍了机载光纤数据总线仿真的思想及其实现方法,通过建立测试平台进行了仿真,最后用VC 实现该系统的仿真。