CH_4监测的反射式光纤传感方法研究

根据CH4的光谱吸收特性,研究了一种基于比尔-朗伯定律的光纤CH4气体传感方法。采用1665nm的分布反馈式激光器(DFB-LD)光源,设计了一种带有环形器的反射式气室结构,实现了传感器小型化。实验结果表明,该方法可探测的最小CH4浓度约为10ppm,系统灵敏度较高且稳定性好。     

光纤CH_4气体传感器的实验研究

根据CH4气体近红外的光谱吸收特性,讨论并制作了一种易于实现的光纤CH4气体传感器。传感器基于Lambert-beer定律,采用1653nm的分布反馈式激光器(DFB-LD)光源,具有很高的测量精度。通过分析实验测得的CH4吸收曲线,得出系统的灵敏度为6.252×10-4μW/ppm,分辨率为64ppm,可探测最低浓度为100ppm。     

光纤光栅传感信号解调硬件电路的研究

选择线性滤波法,解调光纤Bragg光栅(FBG)传感器。基于可调谐光纤Fabry-Perot(TFFP)滤波扫描传感FBG反射峰原理,采用高速处理器S3C2440(ARM9)和精度24bit∑-ΔA/D转换芯片,降低了噪声,提高了信噪比,并且节省了系统的空间。实验结果表明,经过标定后的系统分辨率可达1pm,动态测量范围可达50nm。     

用于光纤光栅封装的环氧胶粘剂纳米改性研究

分析了环氧胶粘剂纳米改性机理,用AJ-Ⅲa型原子力显微镜(AFM)研究经纳米SiO2、TiO2和SiC粒子改性后环氧胶粘剂截面图形及组团结构,测试及分析了环氧胶粘剂的耐温性能和抗拉、剪切强度.结果表明,SiO2、TiO2和SiC混合掺入质量分数为4%时,玻璃化温度提高了43℃,抗拉强度提高了17.7%,剪切强度提高了28.6%.用改性后的胶粘剂封装的光纤光栅(FBG)传感器,经实验室和现场测试,可以用于40 Mpa、300℃的工况环境.     

基于调谐滤波技术的光纤光栅传感解调系统

基于光纤光栅调谐技术,提出了动态滤波扫描、时域同步处理的新型波长检测方案。采用执行机构与监测单元相分离的光纤光栅调谐装置,运用同步滤波和处理的方法,并利用微机多通道采集技术实现了低成本、高精度的光纤光栅传感解调系统,测试表明该系统的波长分辨率为3pm,应变测量分辨率为2．55μ,扫描时间小于200ms,波长检测范围可达9．16nm。     

单光纤光栅实现位移、温度同时区分测量

结合光纤光栅悬臂梁调谐的特点,采用悬臂梁矩形梁结构,将光纤光栅粘贴在悬臂梁侧面,利用反射波的带宽对应变敏感而对温度不敏感的特性解调悬臂梁自由端的垂直位移,和反射波的中心波长对温度敏感而对应变不敏感的特性解调温度,成功地实现了对位移和温度的同时测量.基于光谱分析仪0.1 nm的光谱分辨率,实验可得到位移、温度同时区分测量系统的带宽随位移变化的灵敏度为0.153 nm/mm,位移分辨率为0.193 mm,位移测量范围可达6.15 mm;中心波长随温度变化的灵敏度为0.029 nm/℃,温度分辨率为3.4℃,温度测量范围为45℃.实验结果与理论分析基本一致.     

一种应力迟滞和温度自动补偿型FBG压力传感器

基于波登管与悬臂梁的组合设计,将2个相同波长的光纤布拉格光栅(FBG)分别与悬臂梁的上、下表面对称粘贴组成差动式FBG传感系统,实现了外压力调谐双FBG布拉格波长差的调谐方法。理论分析和实验研究结果表明,该系统不仅能自动补偿FBG压力传感系统中弹性衬底元件在加压和减压过程中的弹性迟滞,而且能同时自动补偿温度,改善传感系统的线性响应特性;在0～20MPa的压力范围内,双峰波长差的调谐范围为0.0～5.6nm,压力调谐双峰波长差的灵敏度可达0.28nm/MPa,是压力调谐单峰波长灵敏度的2倍,标准误差可由单峰的0.066nm降低到0.0084nm。     

一种新颖的温度压强同时区分测量的光纤Bragg光栅传感器

提出了一种新颖的基于小位移平面膜片的温度压强同时区分测量的光纤B ragg光栅传感器。该传感器中的光纤B ragg光栅沿径向粘贴于膜片上。光纤光栅中心波长和峰值波长的温度响应灵敏度近似相等,与所加压力无关;压强灵敏度因膜片上所产生的非均匀应变而不同,且与温度无关。通过测量中心波长和峰值波长,实现了单根光栅对温度压强的同时区分测量。从理论和实验上给出了温度、压强响应与峰值波长、中心波长之间的关系式。在30~120℃温度范围和0~6M Pa压强范围内,用此传感器测得的温度值和压强值与用温度计测得的温度值和用压力表测得的压强值之间的偏差分别不大于2℃和0.2M Pa,此偏差大小与仪表最小分度值2℃和0.1M Pa很接近,表明该传感器具有很好的温度、压强响应特性。     

基于FBG的波长可调谐环形掺铒光纤激光器

在介绍光纤光栅波长调谐原理的基础上,设计了一种环形腔掺铒光纤激光器。利用光纤光栅(FBG)作为波长调谐元件,在20~170 ℃的温度范围内,实现了输出激光波长在1 547.7~1 556.5 nm内的连续可调,调谐线性度达99.96%,激光光谱的3 dB带宽均小于0.05 nm,20 dB带宽均小于0.08 nm,边模抑制比大于52 dB,输出功率可达21.2 mW。结果表明:可调谐掺铒光纤激光器具有可用带宽较宽、功率高、线宽窄、与光纤元件天然兼容等优点。     

光纤光栅传感解调系统的研究进展

光纤光栅传感以其强大的优越性受到了社会的广泛关注,波长编码信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的关键技术.综述了光纤光栅传感信号解调技术的研究进展,对几种较成熟的解调方法的工作机理、特点和性能作了重点分析,分别给出了典型的实验原理图,并对其应用前景作了展望.