长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究

利用模式耦合理论,对长周期光纤光栅透射谱谐振波长的温度特性进行了理论分析和数值模拟.结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层热光系数匹配的光纤,从而制作出谐振波长对温度变化敏感或者不敏感的长周期光纤光栅;采用高频CO2激光脉冲三束对称写入法制作长周期光纤光栅,并进行温度特性测试,结果表明,谐振波长具有线性响应的温度特性,灵敏度约为0.088 nm/℃,而峰值损耗对温度不敏感,起伏不超过0.5 dB.     

基于长周期光纤光栅的高灵敏度温度传感方案

长周期光纤光栅具有波长选择损耗的带阻滤波特性 .其谐振波长随光纤包层直径的减小而向长波方向漂移 .环境温度、外部折射率指数的变化会导致谐振波长位移 .由此提出一种敏感度增强的温度传感方案 .推导了长周期光纤光栅谐振波长与温度之间的关系模型 .在光纤纤芯中写入长周期光纤光栅 ,通过腐蚀方法减小其包层直径 ,随后在光栅外再涂覆聚合物包层 .用此器件测量所得温度传感特性 ,其实验结果与仿真结果基本一致。其温度灵敏度超过 5 .2 nm/℃ .     

镀膜长周期光纤光栅透射谱研究

基于三包层长周期光纤光栅的耦合模型,研究了镀膜长周期光纤光栅的光栅参数和膜层厚度对长周期光纤光栅谐振波长的影响。研究发现,当长周期光纤光栅的纤芯半径、折射率和周期增大时,谐振波向长波方向漂移;当长周期光纤光栅的包层半径和折射率增大时,谐振波向短波方向漂移。不同折射率的膜层介质其所对应的最优厚度(Optimum Overlay Thickness,OOT)不同,薄膜介质的折射率越高,对应的最优厚度越小,敏感区域范围也较窄;不同包层模式对应的最优厚度具体位置区别不大,较高阶次包层模对应的谐振波长在敏感区域范围内漂移量较大。     

测量液体折射率与浓度的光纤光栅传感器

基于长周期光纤光栅的耦合模理论,从简化的三层光纤模型出发,研究了外界环境折射率变化时长周期光纤光栅传输谱的变化,并对氯化钠溶液的浓度和折射率进行了验证。实验结果发现,长周期光纤光栅的谐振波长与氯化钠浓度的变化近似成线性关系,而与折射率成二次曲线关系,这与数值模拟的结果一致。采用长周期光纤光栅测量液体的浓度和折射率的方法结构简单,且传感信号属于波长解调,避免了光强波动及光纤损耗的影响,整个传感系统全光纤化,能够实现对环境介质的在线、实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

长周期光纤光栅的制作方法进展

介绍了长周期光纤光栅制作技术上的进展。阐述了长周期光纤光栅制作方法的分类,可分为在一般光纤上制作的长周期光纤光栅和在特殊光纤上制作的长周期光纤光栅;前者又可分为基于非形变的制备方法和基于形变的制备方法,基于非形变的制备方法以幅值掩模法和逐点写入法为代表,基于形变方法制备的长周期光纤光栅,一般通过刻槽使光纤发生微小形变;给出了各种制作方法的特点。     

煤矿用光纤Bragg光栅火灾探测系统研究

采用特殊合金材料封装制作了光纤Bragg光栅火灾探测器,温度传感实验表明,该火灾探测器的温度灵敏度是裸光栅的1.755倍,实现了温度的增敏;应用该火灾探测器与光纤光栅波长解调仪、数据传输和控制总线、数据控制中心等设计了煤矿用光纤Bragg光栅火灾探测系统,该系统采用光纤光栅波长解调仪对由现场感温光栅反射回的光信号进行波长解调并测试波长的变化率,通过该波长变化率获知是否发生火灾。实验表明,该系统具有较高的火灾探测准确率,并能缩短报警时间。     

一种新型光纤布拉格光栅气体泄漏检测传感器

提出了一种新颖的基于光纤自加热效应的气体泄漏检测用传感器,不仅可对管道连接处等易发生泄漏的部位进行实时监测,还可提供定量的有关管道泄漏速度的数据。泄露到光纤外部的泵浦光能被附着在光纤光栅外部的金属涂敷层吸收,导致温度上升,改变了光栅的栅格周期,进而影响了光栅的谐振波长。当有气流通过光纤光栅时,由于热量被带走,导致光纤光栅温度变化,通过监测谐振波长的改变即可求得气体的泄漏速度。为简化信号解调方法,利用长周期光纤光栅的边沿滤波器特性,实现光纤光栅传感波长的解调。实验通过控制CO2的流速,证实了该方法的可行性。     

基于光纤自适应耦合和自调谐的光纤光栅传感系统设计

针对光纤光栅传感系统应用中面临的应变弱和可靠性不稳定等问题,研究并设计了一种基于自适应耦合切换和自调谐光纤光栅传感系统;主要从事首先,基于光纤光栅的波长边化特点和多耦合特性设计了自适应耦合功能器件,并依据波长交叉点特性建立了长-短周期切换算法,然后考虑了波长对工作电压和耦合周期的影响特点,设计了支持自调谐功能的光纤光栅传感器及其调谐算法,最后给出了具有自适应多耦合切换和自调谐功能的光纤光栅传感系统;主要从事实验表明,在检测精度、抗干涉能力和应变能力等方面,所提方案表现出了明显优势.     

薄包层长周期光纤光栅的折射率传感特性

长周期光纤光栅(LPFG)可用于折射率传感,同时利用折射变化可以实现谐振波长的调谐.不同的光纤包层半径和光栅周期对折射率灵敏度有较大影响.利用光波导的耦合模理论分析了LPFG的折射率传感特性,给出LPFG的折射率灵敏度的解析表达式,给出了利用不同包层模时的折射率灵敏度.利用三层介质光纤的纤芯模本征方程计算了薄包层LPFG的折射率灵敏度.结果表明,基于不同包层模的LPFG的谐振波长随折射率的变化有红移,也有兰移;基于低阶模序包层模的LPFG,折射率灵敏度较小,中间模序最大,而高阶模序则较大,薄包层LPFG对折射率具有更大的灵敏度.     

基于叠加级联长周期光纤光栅的温度和应变传感的理论分析

设计了一种基于叠加型级联长周期光纤光栅的温度与应变双参量同时测量方案，该方案结构小巧、成本低、制作简单。方案在同一段光纤上重叠写入周期为的两个子栅，构成了叠加型级联长周期光纤光栅，这种叠栅的透射谱稳定可控，避免了串联式长周期光纤光栅透射谱谐振峰过于密集多峰、过于敏感不适合作为测量标的的缺陷。通过数值方法分析了不同周期、不同阶次谐振峰分别与温度及应变灵敏度的关系，仿真表明：在给定参数下，光栅的周期越大、两子光栅的周期差也越大时温度与应变灵敏度也越高，选用的两个谐振峰阶次越高、阶次的差异越大时温度与应变灵敏度也越高。利用仿真结果设计了增敏的传感解调矩阵，并对矩阵进行了摄动分析，结果表明得到的解调矩阵相对于其他方案的条件数更低，有效提高了传感器的抗扰性，减小了测量误差对测量精度的影响。     

N-可分效应代数

引入了N-可分效应代数的定义,证明了N-可分效应代数是区间效应代数且N-可分效应代数可嵌入到可分效应代数中.     

材锗薄膜的制备及特性研究

报导了用蒸发法制备半导体锗薄膜的工艺条件，薄膜的结晶特性，电学性质及其压阻应和热电效应。     

视频特技中色键效果算法

针对视频编辑软件中的色键效果算法,从理论上进行了深入研究。通过 数学建模,得到了求解前景中视频对象的蒙片方程和通式,在分析特例的基础上,提出了一种双前景抠象技术,并给出了相应的定理及证明,利用它可将任意颜色的视频对象从任意底色中抠出,并通过C语言编程实现了该技术。     

高分子功能材料及在传感器中的应用——光传感器(连载七)

简要叙述了高分子光传感器的工作原理及特性，并对今后应用予以展望。     

空芯光子带隙光纤在光纤陀螺中的应用前景

光纤是光纤陀螺的核心器件之一。光纤的性能参数直接决定光纤陀螺的性能。常规硅芯光纤制造工艺比较成熟,但受限于物理条件,＂克尔效应＂、＂瑞利背向散射效应＂、＂法拉第效应＂和＂舒珀效应＂影响比较大。近年来,基于光子带隙效应的导光机制与传输特性制成的在空气中传输光线的空芯光子带隙光纤逐渐应用在光纤陀螺制造中。介绍空芯光子带隙光纤的性能特点,尤其是相比常规硅芯光纤的优势;空芯光子带隙光纤的技术发展潜力;展望其在光纤陀螺中的应用前景。     

Bayes 网络推理结论的解释机制研究

提出一种关于Bayes网络的解释机制,用于解释证据对推理结论的作用程度、方向及路径．引入必要性和充分性因子作为度量来评价证据对推理结论的作用程度;通过定性分析网络结构特点,找出与推理结论有关的节点,在此基础上,结合定量分析找出组成作用路径的子链,并分析这些子链对推理结论的作用,由此生成和解释证据对推理结论的作用路径．实验结果验证了方法的有效性．     

同时具有学习和遗忘效应的TFT-LCD模块组装调度问题研究

薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）制造过程特点包含三个部分：前段阵列（Array）过程、后段面板成盒（Cell）过程、模块组装（Module）过程。针对薄膜晶体管液晶显示器模块组装生产规模性、精密性、重复性的特点,引入相关工件学习效应和遗忘效应,以极小化工件最大工件完工时间为目标,讨论TFT-LCD模块组装调度问题。采用新型的布谷鸟智能优化算法对当前模型进行求解,通过对算法进行模拟仿真实验,验证了布谷鸟算法在求解模块调度问题上的有效性和可行性。此外,针对学习效应和遗忘效应对模块组装调度的影响,提出了相应的调度建议,为薄膜晶体管液晶显示器的研究和实际生产提供了参考。     

糖厂多效蒸发过程的机理建模与仿真

根据热量守恒和质量守恒等原理,针对蔗糖物质特性,考虑由浓度效应引起的糖汁沸点升高和管路阻力造成的温度损失,本文建立糖厂多效蒸发过程动态机理模型。在MATLAB平台上搭建simulink模块,根据工厂实际情况,分别用所采集的100组数据对模型进行仿真检验,结果显示模型的稳态误差在±2%范围内,证明该模型能较好地模拟实际,可作为蒸发过程的软测量模型,为工厂实时监测提供理论依据。     

Single-machine scheduling problems simultaneously with deterioration and learning effects under deteriorating multi-maintenance activities consideration

Maintenance is important to manufacturing process as it helps improve the efficiency of production. Although different models of joint deterioration and learning effects have been studied extensively in various areas, it has rarely been studied in the context of scheduling with maintenance activities. This paper considers scheduling with jointly the deterioration and learning effects and multi-maintenance activities on a single-machine setting. We assume that the machine may have several maintenance activities to improve its production efficiency during the scheduling horizon, and the duration of each maintenance activity depends on the running time of the machine. The objectives are to determine the optimal maintenance frequencies, the optimal maintenance locations, and the optimal job schedule such that the makespan and the total completion time are minimized, respectively, when the upper bound of the maintenance frequencies on the machine is known in advance. We show that all the problems studied can be solved by polynomial time algorithms.     

光电互感器技术分析

光电互感器以光电子技术和光纤传感技术基础,以更优越的性能来适应现代电力工业对电压等级以及电流质量的不断提高,它逐渐取代着传统的电磁式互感器,包括光学电流互感器（OCT）,光学电压互感器（OVT）和组合式光电互感器。本文主要介绍了光学电流、电压互感器的工作原理,现存问题以及目前的解决方法,光电互感器在现代电力工业中的部分应用,并展望了光电互感器的发展趋势。