光纤多模干涉应变传感器的数值模拟及实验研究

介绍了一种基于多模干涉理论的光纤应变传感器,它由两段单模光纤中间夹一段多模光纤组成。我们利用光束传播法(BPM)对这种结构进行了数值模拟,获得了多模光纤中被激励的所有高阶模式的耦合效率的解析解,通过计算得到其应变灵敏度是FBG型应变传感器的2.14倍。随后,对这种新型传感器进行了应变传感实验,实验结果为1.92倍,计算值与实验值基本一致,证明了此种数值模拟方法适于研究此类光纤多模干涉问题,并体现出这种单模-多模-单模结构的传感器在灵敏度方面的优势。     

光的偏振特性对rPPG信号的影响研究

远程光电容积脉搏波描记法(remote Photoplethysmography,rPPG)通过分析目标区域的光线周期性变化来实现人体心率的测量,测量过程中会引入大量噪声。在这些噪声中,皮肤表面漫反射光是一种公认的常见噪声。根据光与生物组织相互作用的原理可知,没有接触到皮下动脉血管的后向散射光也属于噪声,本文中称其为浅层噪声。根据作者的文献调研,在rPPG研究领域还没有对这种噪声及其消除方法进行研究的论文。为探究如何更好的使用偏振成像方法消除这两种噪声,本文对人体面部成像光束的偏振特性进行系统性分析,得出以下结论:(1) 使用纯S光或纯P光作为入射光,后向散射光与入射光的偏振方向 有差异,使用检偏器与起偏器通光轴正交的方法无法完全消除噪声,而应该让检偏器通光轴与成像光束的主要偏振方向正交; (2) 面部成像光束的偏振度分布不均匀,额头的偏振度最高,作为rPPG测量时的ROI更为合适。本文的研究结果可帮助使用偏振成像的rPPG系统得到质量更好的信号,提高信号质量和心率测量的准确性。     

智能计数─跟踪型激光多普勒测速仪研究

智能计数─跟踪型激光多普勒测速仪研究李恩邦，刘昌文，刘杰，高志（天津大学热能研究所）０引言激光多普勤测速仪（简称ＬＤＡ）［１］已成为测量固体表面运动速度和复杂流场流动速度的一种先进手段。但结构复杂、费用高、操作繁琐是ＬＤＡ存在的主要问题，限制着该技术...     

用于光纤光栅传感的低成本高分辨率多通道波长解调仪

本文报道一种用于光纤光栅传感的低成本高分辨率多通道波长解调仪。基于薄膜滤波技术的密集波分复用模块已被广泛用于光纤通信系统中，在本文中，采用已商品化的薄膜密集波分复用模块同时完成了以波分复用方式连接的多个光纤光栅传感器的信号分离与波长解调功能，研究了一种结构简单、低成本、高分辨率的光纤光栅传感系统。该传感系统的特点是可用于多通道动态测量。本文将具体介绍一种旧通道传感系统，该系统在3kHz频率下的动态应变的分辨率优于1nε√Hz。     

同时多点激光多普勒测速系统

介绍了一种同时多点激光多普勒测速仪(LDV)的系统构成和原理,推导出了该测量系统的计算公式,并通过实验进行了验证.结果表明,该系统不仅能同时获取流场中多个空间测量点的速度信息,并且具有结构简单、频率响应快和精度高等特点.     

基于高阶模干涉的光纤应变传感器

介绍一种利用光纤内的高阶模干涉原理实现对应变测量的新型光纤应变传感器.在采用相同光纤的条件下,该应变传感器具有与光纤布拉格光栅(FBG)相反符号的应变系数,其温度灵敏度与FBG传感器相同,而应变灵敏度约为FBG传感器的2倍,非常适合与FBG结合实现应变与温度的同时测量,并具有结构简单、制作方便和成本低等特点.     

基于多模干涉的反射式光纤生物传感器的研究

研制了一种基于无芯光纤多模干涉（MMI）的反射式光纤生物传感器,实现了对溶液折射率的定量检测以及对于羊抗兔IgG和兔IgG抗体反应的定性检测。实验表明,传感器输出光谱的特征波长随折射率的增大而增大,在折射率小于1．4时特征波长与折射率近似成线性;折射率高于1．4时灵敏度显著提高,折射率传感分辨率可达10^-6量级。传感...     

基于多模干涉的光纤温度传感器的BPM模拟与实验研究

针对多模干涉的光纤传感器,应用柱坐标下广角光束传播法(WA-BPM)建立了其内部光场的计算模型,研究其干涉场的分布及变化规律.以基于多模干涉的光纤温度传感器为例,分析了外界温度的改变对透射谱和特征波长的影响,并进行了温度传感测试实验.模型分析所得该温度传感器的灵敏度为12.13 pm/℃,与实验得到的11.87 pm/℃基本一致.该BPM模型可以很方便地获取传感器的透射光谱,从而更便于研究波长解调方法和技术.     

多波长数字粒子图像测速技术研究

数字粒子图像测速(DPIV)研究中,应用最为广泛的缩短两幅粒子图像之间时间间隔的方法是跨帧技术,这一技术的发展会受到高速相机技术的限制。本文提出了一种新的缩短两幅粒子图像之间时间间隔的多波长激光脉冲照明与多光谱成像技术,利用多个不同波长的脉冲激光照明流场中的同一区域,由多波长成像系统采集不同波长照明下的流场中的粒子图像,不同波长的粒子图像之间的时间间隔只与光脉冲之间的时间间隔有关,不再受相机帧转移时间的限制。根据这一原理设计并搭建了一套双光谱数字粒子图像测速系统,将不同时刻粒子图像之间的时间间隔缩短至50ns。     

基于多模干涉光纤器件的温度补偿

单模-多模-单模光纤(SMS)结构是在光纤中实现多模干涉(MMI)的一种简单而有效方法.利用SMS对温度与轴向应变光谱响应极性相反的特性研究了其温度补偿.研究证实,选择具有适当热膨胀系数的封装材料可以实现有效的温度补偿.使用陶瓷材料可使SMS的温度稳定性达到1 pm/℃.