腰椎放大细芯光纤传感器实现折射率/温度同时测量的研究

根据马赫-曾德尔干涉(MZI)原理,在两段标准单模光纤(SMF)中间腰椎放大熔接长为2cm 的细芯SMF (TCSMF),构成光纤传感器。利用TCSMF的包层模、纤芯模对折射率和温度的灵敏度差异, 通过检测透 射光谱中不同级次的干涉谷的特征波长变化,结合敏感矩阵实现对折射率/温度的双参数同 时测量。实验选取 在1502.54nm波长处干涉谷的折射率和温度的 灵敏度分别为270.5171nm/RIU(其中RIU为折射率单位)和19.3 pm/℃;在1521.64nm波长处干涉谷的折射率灵 敏度为239.510nm/RIU,对温度不敏感。根据 0.01nm波长分 辨率的光谱仪(OSA),本文光纤传感器对折射率和温度的分辨率分别为3.6966×10－5 RIU 和0.518℃,也可以应用于其他参数的 测量,具有良好的应用和发展前景。     

基于马赫-曾德尔干涉的球形结构光纤温度传感器

提出一种基于马赫-曾德尔干涉的球形结构光纤 温度传感器。该传感器通过在单模光纤上熔接两个球 形结构形成球形-单模-球形结构的马赫-曾德尔干涉仪。外界温度的变化会引起光纤包层 模的有效折射率变化, 从而导致干涉光谱的变化,通过检测干涉谷的特征波长漂移量,实现对温度的测量。实验结 果表明,在温度 变化范围为18～78℃时,当中间单模光纤长度为1.8cm时,传感器 的灵敏度为0.129nm/℃ ,当中间单模 光纤长度为2.4cm时,传感器灵敏度为0.121 nm/℃,当中间单模光纤长度为4.0cm时,传感器灵敏度为 0.070nm/℃。根据0.01nm的波长分辨率,该传感器可以实现温度 的分辨率为0.077℃。该球形结构的 光纤温度传感器灵敏度高、结构紧凑、制作简单、成本低廉,在温度检测方面具有良好的应 用前景。     

基于保偏光纤模式干涉的应变传感器研究

为了进一步了解模式干涉光纤传感器的原理,并相应提高应变传感器的性能,提出一种基于保偏光纤(PMF)的模式干涉应变传感器。在两根单模光纤(SMF)之间,腰椎放大熔接一根长30mm的PMF,构成全光纤模式干涉传感器。应变的变化将会引起光纤的纤芯模与包层模相位差的变化,从而导致干涉光谱的变化。在应变范围为0～3 605με,通过光谱仪(OSA)检测宽带光源经光纤传感器后的透射光谱。采用最小二乘法对光强强度和应变进行线性拟合,发现光强减小的趋势与应变的变化有很高的线性关系,并测得应变的灵敏度可达到0.004dB/με,对应的分辨率为2.5με。本文传感器制造简单、费用较低和结构稳固,并且具有很高的分辨率,因此适用于实际测量。     

应用于海水盐度测量的单模异芯结构光纤折射率传感器

提出了一种应用于海水盐度测量的单模异芯结构的光纤折射率传感器。在两段普通单模光纤(SMF28)之间熔接一段细芯单模光纤(TCSMF),构成全光纤Mach-Zehnder干涉仪(MZI)。以0-40‰NaCl溶液作为测试溶液,测量宽带光源经MZI后的透射光谱,应用特征峰波长和光谱差分积分两种方法进行解调,特征峰波长漂移量和光谱差分积分值均与NaCl浓度呈较好的线性关系。采用光谱差分积分法对全波段透射光谱强度进行解调,累积因折射率不同引起的透射谱差异,理论上可获得的盐水浓度分辨率为9.17×10-4‰,较之波长解调法提高了近3个数量级。本文的折射率传感器具有结构简单、机械强度好、测量灵敏度高和对温度不敏感等优点,可应用于海水盐度测量。     

双折射光纤环镜应变传感器在线测量方法研究

为了实现双折射光纤环镜(Bi-FLM)传感器的在线测量，采用推导得出的基于波长解调双折射光纤环镜应变传感器在线测量的理论表达式，选取典型通讯波长1550nm和1310nm附近的2组波长进行了计算，所得应变均与给定应变基本吻合。结果表明, 利用干涉光谱任意连续4个相邻的波谷波长及其双折射光纤初始长度、初始双折射率和初始双折射应变系数便可计算出双折射光纤受应变后的绝对长度，并以此计算所受应变唯一大小；根据干涉光谱任意4个相邻波谷波长相对位置蕴含着应变信息的特点，区分是干扰还是外界传感量导致干涉光谱变化，以此剔除外界干扰，提高了测量精度。该研究对Bi-FLM应变、振动等各类传感器实现计算机在线测量，提高测量精度具有指导意义。     

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.     

基于马赫-曾德尔干涉仪的保偏光纤温度传感器研究

根据马赫-曾德尔干涉仪(MZI)原理在两根标准 单模光纤(SMF)中间熔接一段保偏光纤(PMF),通过电弧 放电和熔接推挤形成凹-凸型锥,构成温度光纤传感器。利用PMF的包层模、纤芯模对温度 的灵敏度差异,通 过检测透射光谱中不同干涉谷的波长和强度变化,实现对温度的测量。实验表明,在25~70℃的范围内, 当PMF的长为30mm时,在1533.68nm和1560.92nm时的干涉谷对应的波长灵敏度为0.029 nm/℃和0.040nm/℃,对应的强度灵敏度为0.12dB/℃和0.097dB/℃;当PMF的长度为 40mm时,在1540.54nm和1568.64nm时的干涉谷对 应的波长灵敏度为0.083 nm/℃和0.099nm/℃,强度 灵敏度为0.152 dB/℃和－0.211dB/℃。根据 光谱仪0.01nm和0.01dB的分辨率,对应的波 长和强度分辨率分别为0.100 ℃和0.047℃。     

基于保偏光纤的高精度光纤光栅传感解调方案

提出一种基于线偏振光干涉原理的无源波长解调系统.在普通光纤环镜中引入双折射效应.光纤环镜的反射(透射)光强足耦合器分光比K、温度t、保偏光纤长度L和两端偏振方向夹角的函数.在单调区间内反射(透射)光强与t存在对应关系.通过测定光强口可求得t.利用矩阵光学原理建立理论模型,研究了保偏光纤长度、耦合器耦合系数、偏振光入射夹角对光纤环镜(FLM)反射(透射)光强与入射光波长关系影响的特性,设计了基于保偏光纤环镜的分辨率可控的干涉型解调仪.用自制光纤光栅作为传感头监测温度变化,数据显示该系统对温度的测量平均精度可达0.03℃,准确度±0.1℃.     

基于腰椎扩径熔接马赫-曾德尔干涉仪的温度光纤传感器

实现了一种基于腰椎扩径熔接马赫-曾德尔(M-Z )干涉仪的温度光纤传感器。通过腰椎扩径熔接技术,分别对4.5cm 长的单模光纤(SMF)两端进行扩径,构成球形-单模-球形结构的M-Z干涉仪。该干涉仪具 有温 度敏感特性,因外界环境温度的变化会引起光纤包层模的有效折射率发生变化,从而导致干 涉光谱的变化。 通过检测同一级次干涉谷的特征波长漂移,实现对温度的测量。实验结果表明,在温度变化 范围为15～60℃ 时,干涉谱发生了明显的红移现象,传感器相应的温度灵敏度为0.068nm/℃。本文温度光纤传感器结构简单、成本低和灵敏度高,在温度检测方面具有良好的 应用前景。     

基于七芯光纤的M Z双参数同时测量传感器

利用熔接机分别对单模光纤 七芯光纤 单模光纤进行纤芯错位熔接,制作了一种光纤Mach Zehnder(M Z)干涉型传感器。将一段长1 cm的七芯光纤两端分别与SMF 28单模光纤错位熔接制得M Z型干涉传感器。传感器最大条纹对比度为20 dB。分别设计不同温度、不同应变对传感器的温度特性及应变特性进行分析研究。实验发现随着温度的增加,传感器的谐振波长发生红移,40~90 ℃温度范围内灵敏度和线性拟合度分别为39.3 pm/℃和0.998 3;室温下随着应变由0增加到1 384 με,传感器的谐振波功率下降,应变灵敏度和线性度分别为0.008 8 dBm/με和0.990 3。实验结果表明,分别解调光谱的波长和光强都可实现温度和应变双参数同时测量。     

一种FSK反正切差分解调方法

针对频移键控在通信系统应用中其调制解调技术在一定程度上直接影响通信系统的性能,提出了一种FSK数字解调方法,称作反正切差分解调.该方法基于正交反正切算法,正交信号直接相除消除了幅度调制成分.新的方法适用于窄带和宽带的FSK信号并适合于数字接收机.仿真结果表明,该技术能有效解调FSK信号,并适合于多种制式的FSK信号.     

用于手机电视终端的QAM解调器设计

对QAM解调技术进行了介绍,设计了一种新的QAM解调器,支持16QAM解调和64QAM解调,可应用于手机电视终端,硬件实现简单,节省了系统总体成本.     

数字集群通信中GMSK信号解调算法的研究

详细介绍了国内某数字集群系统中使用的解调算法,推导了GMSK信号的Laurent分解过程,重点分析简化最优接收机到单脉冲匹配滤波接收机的转换过程,比较了在不同频偏环境下解调算法的性能差异并给出相关仿真结果。     

Design of Demodulation System of Interferometric Sensor Based on Labview

For the modified demodulation arithmetic of 3 × 3 coupler, the processing software built on the basis of Labview is able to demodulate asymmetric 3×3 coupler signal and do further spectrum analysis. It shows that the measured frequency ranges from 10 Hz to 1 000 Hz and phase range is covered by --10 rad～10 rad. The phase sensitivity is 0. 5 V/rad. This system is proved to show high resolution and wide dynamic range.     

几种AM信号数字化解调算法比较

数字信号与模拟信号相比有很多优点,因此信号的数字化处理应用越来越普遍.作为常用信号,幅度(AM)调制信号的数字化处理也会得到更广泛的运用.通过研究3种AM信号数字化解调的算法,给出相应的解调原理、公式推导以及系统模块;采用Matlab对一段信号采用3种方法分别进行仿真解调,并对结果进行比较.在原理分析与仿真结果的基础上...     

自适应QAM解调及频偏估计方法研究

提出了一种新型的基于自适应滤波的QAM解调算法和频偏估计方法.以最小均方误差自适应算法(LMS)为例,讨论了采用本解调算法解调的过程及其性能.本解调算法无需自适应滤波器完成收敛,从而降低了对采样频率和处理速度的要求.仿真结果表明:本解调算法的误码率理论值与仿真结果一致性好.同时,基于本解调算法的频偏估计,能方便地给出频偏大小.     

一种快速光纤光栅匹配解调系统的研究

利用一种新型快速光纤光栅匹配解调方法实现了光纤光栅传感信号的高精度大范围快速解调。通过对两组并联匹配光纤光栅的组合扫描,加快了信号的解调速度,解决了双值问题,减弱了光纤光栅啁啾效应的不良影响。以数字信号处理器驱动并解调匹配光纤光栅,解调后信号由上位机进一步处理和显示,使得系统性能得到提升和优化。实验结果与理论分析取得良好的一致性。     

数字化副载频解调的研究

副载频解调器是频分制遥测系统中的重要组成部分。由于工程实施中的实时性以及较低的系统复杂度难以达到要求,即过高的数据传输量造成滤波器阶数的提高,导致处理过程产生延时且消耗大量硬件资源。提出了针对实际工程中数字化副载频解调器性能优化的实施方案。在实际解调过程中,首先利用半带滤波器对原始数据进行抽取滤波,可以减少数据的处理量,降低数据输入频率,达到计算效率高以及实时性强的效果。最后用MATLAB对该解调方案进行了仿真,以此证明方案的正确性和有效性。     

星上多载波解调技术研究

新一代具有星上处理的卫星将急剧降低地球站的复杂度,星上多载波解调(MCD)技术就是在星上分离出各个信道然后再独立解调。研究了星上多路信号即FDMA/QPSK信号的多载波技术,这是一种重要的星上处理技术,它包括频分多路信号的FFT分路算法、频偏估计、多路QPSK信号的全数字化解调算法和解调算法中的位定时恢复方法等。对主要的关键技术进行了计算机仿真。     

数字电路倍增设备中的传真解调与再调制

对DCME (数字电路倍增设备 )中的传真解调、再调制技术进行了研究 ,对基于ITU TV 2 9建议的 960 0bit/s传真信号提出了一个全数字调制解调器模型 ,并给出了算法。在调制部分采用了符号成形法 ,较好地解决了频谱混叠的问题 ,该算法计算量小 ,具有较好的性能 ,易于DSP (数字信号处理器 )实现。