基于AWG的多通道光纤光栅传感解调系统

设计开发了一种基于陈列波导光栅(AWG)的多通道光纤光栅解调系统.该系统由宽带光源、隔离器、耦合器、光环路器、光纤布拉格光栅(FBG)传感器、AWG、光电探测电路、调理放大电路、低通滤波电路和ARM控制电路等组成,采用光强法解调技术,对FBG传感器的温度进行精确测量.实验结果表明:该解调系统测量误差不大于±0.1℃,FBG中心波长解调范围为1 545.30~1 560.50 nm,可实现对4通道的32个FBG传感器同时测量.     

基于CMOS的FBG传感网络图像解调技术研究

寻求一种低成本高性能的光纤光栅传感系统的解调方案是实现光纤光栅传感器实用化的关键问题之一。为了有效解调FBG传感网络,本文提出并实现了一种基于COMS图像传感器的FBG图像解调方案,将FBG网络的波长解调转化为FBG光斑图像解调。实验结果表明,本文提出的FBG图像解调系统具有精度高、复用能力强等优点,能够较好地满足光纤光栅网络解调系统的解调要求,具有较好的应用前景。     

基于DWDM与MATLAB的光纤光栅压力传感解调系统的研究

为了简化光纤光栅压力传感器的解调系统结构、减少数据运算量提出了一种基于DWDM与MATLAB技术的光纤光栅压力传感解调系统。将DWDM作为动态解调元件,用MATLAB软件进行数据处理,将二者结合,可以有效减少数据运算量,降低系统成本,对光纤光栅压力传感器的使用有着极为重要的促进意义,实验表明,在0 MPa~6 MPa压力范围内,其波长分辨率约为0.28 pm。     

基于3×3耦合器的光纤光栅温度传感器解调系统

针对光纤光栅的温度应变交叉敏感问题,提出了一种管式光纤光栅温度传感器,使用外径8mm、内径6mm、长9cm的不锈钢管作为材料,制作了只对温度敏感的光纤光栅传感器,实验表明,传感器呈现良好的温度线性,温度灵敏系数为9.72pm/℃,稳定性好。在此基础上,采用了基于3×3耦合器的干涉型光纤光栅温度解调方案,详细的推导了信号解调过程,经过实验验证了解调方法的可行性及稳定性,实验结果表明,温度测量系统在40℃～100℃的测量范围内温度测量误差小于0.1℃,达到了工程应用的要求。     

一种新颖的光纤光栅轮轴计数传感器

基于光纤Bragg光栅传感原理，采用双光栅匹配滤波强度解调方案，研制了一种新型的光纤光栅轮轴计数传感器。从理论上分析了该传感器的工作原理，并进行了实验研究，取得了理论与实验一致的结果。这种光纤类传感器具有不怕潮湿、粉尘、抗电磁干扰等优点。此外，由于使用双光栅匹配滤波强度解调方案，不必使用昂贵的波长解调设备，所以该传感器成本低，有望替代现有的电类产品，在工程实践中获得广泛应用。     

一种适合工程应用的新型光纤光栅位移传感器

针对全光纤结构健康监测系统中对位移监测的需求,基于光纤光栅传输理论,依据工程结构实际位移监测要求,研制出一种结构简单新颖、位移测试精度高、具有温度自补偿、满足结构长期位移监测的新型光纤光栅位移计.并且对其灵敏度系数进行了标定.从实验结果来看,光纤光栅的波长变化与位移存在很好的线性关系,并具有很好的重复性,相对于解调仪的精度,所设计传感器的精度为0.08mm,相关系数达到0.999以上.     

用于FBG解调的光纤F-P可调滤波器温漂抑制

光纤法布里-珀罗可调滤波器(FFP-TF)是组成光纤布拉格光栅(FBG)传感器解调系统的核心器件之一,其稳定性对解调精度的提高至关重要,而温度漂移是影响其稳定性的关键因素之一。针对实际应用中遇到的FFP-TF温漂问题,分析了温漂产生的原因和滤波器在给定驱动电压下中心波长随温度的变化关系,提出了一种温度控制与参考光栅相结合的复合温漂抑制方法,实验分析了相应温控装置的性能并将其成功用于FBG压力传感器的信号解调系统中。结果表明,基于该温漂抑制方法的FFP-TF解调方案,可广泛应用于FBG传感器系统中。     

级联式光纤白光干涉传感网络拓扑结构理论与实验研究

为了提高传感器的多路复用能力,基于低相干光纤传感技术,提出一种新型干涉仪组合拓扑结构.该结构由Michelson干涉仪的一个臂与若干个Mach-Zehnder干涉仪混合级联而成,构成了可以同时实现多传感器测量的传感网络.构建了实验系统,对传感特性进行了分析.实验结果表明:该拓扑结构可以实现一个解调干涉仪对网络系统中多个...     

基于CCD成像解调技术的EFPI传感器

制作了一种非本征型光纤法布里珀罗(EFPI)应变传感器。应变测量结果表明,传感器应变灵敏度为40pm/με,具备良好的线性测量能力(线性度0.999 6)和较小的重复性误差(0.4%)。该传感器结构简单,制作方便,易于得到推广应用。同时,介绍了基于CCD成像的信号解调技术,其既可应用在光纤光栅(FBG)解调系统中,亦可用在光纤法布里珀罗(F-P)信号解调系统中。与F-P解调中常用到的传统光谱仪相比,其具有体积小、成本较低及分辨率高等优势。     

基于LabVIEW平台的锁相放大器在管道泄漏检测中的应用

为了提高干涉型光纤传感器的信号检测能力,开发了基于LabVIEW平台的锁相放大器,并用于Sagnac干涉型光纤管道泄漏检测系统。以解调干涉信号相位,分析了锁相放大器的信号解调原理及泄漏源定位方法,并在泄漏位置为5.0 km处进行了有无泄漏及泄漏定位的实验研究,结果表明.该锁相放大器可以解调出泄漏信号,并能实现泄漏点精确定位.     

基于分布式光纤传感器的管涌监测系统

针对水利工程输水堤坝管涌难以实时监测的问题,结合分布式光纤传感器应变检测灵敏度高及FPGA并行运算快的特点,设计了基于光纤全分布式传感器与FPGA数字解调算法的堤坝管涌实时探测系统。首先利用双Mach-Zehnder干涉组成的光纤全分布式传感应变检测系统感知管涌导致的应变,之后通过计算由应变导致的调制信号到达两光电探测器的时间差确定管涌渗漏点。系统采用频率分选机制在信号调理电路实现信号筛选,评定渗漏程度,由FPGA实现数据采集、滤波、存储及解调,有效缩短了解调时间及定位误差。结果表明,系统可对2公里范围内的管涌渗漏事件进行有效定位报警,定位误差在±8m以内。     

光纤MEMS法布里-珀罗压力传感器的准分布式测量

提出了一种基于傅立叶解调法的空分复用系统,实现了光纤微机电系统（M icroE lectroM echan ical System,MEMS）法-珀（FP）压力传感器的准分布式测量.传感器基于FP腔干涉的原理,采用MEMS技术加工制作,用傅立叶方法解调干涉信号,用光开关实现传感器复用.理论分析与实验验证了传感器解调和复用的基本原理.结果表明,该系统具有好的线性、灵敏度、精度和重复性,响应速度快,复用的传感器间无明显串扰,系统复用能力取决于光开关的通道数.     

基于矢量传感器的高速水声通信技术研究

矢量传感器较传统声压水听器有诸多优势，但将其应用于水声通信领域在国内外却未见有公开的文献报道、由此研究了声压和振速的联合处理获得指向性增益的方法，理论上证明在均匀加权的情况下，指向性增益为4.8dB、研究了最优权的选取方法，在最优权条件下，指向性增益为6dB、将该处理方法应用于相位调制的高速水声通信中，并结合自适应均衡算法进行相干解调和解码．建立了一套以矢量传感器为接收器的相位调制通信系统，在松花湖进行了试验研究，试验结果表明，该方法可有效地降低通信误码率，提高通信系统的作用距离．     

光纤电磁场传感器中调制与解调电路的设计及实现

文［１］提出光纤电磁场传感器中的光调制与电解调技术。本文针对光纤电磁场传感器中的一些特殊问题，着重讨论光调制与电解调电路的设计原理。并将实现的电路应用于单光路检测的光纤电磁场传感器中，实验测试取得满意的结果。     

电磁力式光纤光栅直流大电流传感技术研究

直流大电流的计量在电镀、电冶、电池、电气机车等领域占有重要地位。介绍了电磁力式光纤光栅电流传感的原理,设计了基于光纤光栅的大电流传感器结构,借助光纤光栅直流大电流传感实验平台,在直流电流(0～500～0A,步进50A)激励下,光纤光栅传感器的中心波长偏移855.2pm,电流敏感度为34.1pm/(100A)2,试验结果表明该方法可以进行直流大电流的测量。     

光纤电压传感器光学头的设计和性能测试

介绍了电压传感头的工作原理，探讨了横向电光调制和纵向电光调制各自的特点；设计了光纤电压传感器中光学传感头的系统结构，从BG0晶体和相应的装调工艺等方面分析了影响光学传感头稳定性的关键因素。并在0～1．6kV电压范围对所设计的光纤电压传感头的输入输出特性进行了测试，结果表明该光纤电压传感头的电压测量精度达到2％，温度稳定性也得到了明显改善。     

曲率光纤传感器的智能夹层系统研究

根据光纤自诊断系统模块化、集成化要求,将曲率光纤传感器以环形布置在PE膜的对称两面,研制了一种智能夹层系统,它可以同时测量结构的曲率和扭转。提出了智能夹层系统的标定方法。对埋有光纤智能夹层的玻璃纤维增强树脂基复合材料试件在CMT6305型电子万能试验机上进行了轴向拉伸、压缩试验和三点式弯曲性能试验,结果表明,智能夹层的埋入对智能结构力学性能有一定的影响,但影响不大。将光纤智能夹层埋入复合材料内部进行了结构曲率测试,在埋入过程中,光纤传感器的完好率达100%。与埋入前的标定结果相比,智能夹层在埋入后的曲率测量最大偏差为5.2%,说明光纤智能夹层可以在埋入复合材料之前进行标定。     

双路接收型光纤传感器的补偿机理及其调制函数

本文介绍了两种主动补偿式反射型强度调制光纤传感原理.从理论上分析了这类传感器的补偿机理,给出了特性调制函数的解析表达式及其实验对照结果.     

FBG应变传感系统在巷道涌水模型试验中的研究

针对传统的电类应变传感器防水性能差、测量精度低和不能满足巷道涌水模型试验的需要等问题,基于模型相似材料研制了一种新型光纤光栅(FBG)应变传感器。采用波分复用(WDM)技术和Fabry-Perot(F-P)腔解调技术组成FBG应变传感网络,并编写了具有实时显示和自动预警功能的系统软件。将该系统用在巷道涌水模型试验中,在巷道周围布置了14个FBG应变传感器,对巷道推进过程以及模型加载和巷道扩挖过程中围岩应变进行实时监测。试验结果表明,设计的FBG应变监测系统测量精度高,防水性能强,并且提前4 206 s成功捕获了巷道涌水前兆信息,为预测煤矿矿等涌水事故提供了一种新的有效手段。