一种测量高温中间包的蓝宝石光纤温度计

介绍了一种测量高温的蓝宝石光纤温度计.蓝宝石单晶光纤由于其极好的高温物理化学性能,适用于高温下光纤测温应用,可用作辐射型光纤温度传感器.蓝宝石光纤温度计采用激光加热小基座法生长出端部掺Cr3+的蓝宝石光纤荧光温度传感头.用激光加热小基座,把对荧光有温度反应的材料如红宝石晶体光纤生长在蓝宝石光纤上,制成具有结构紧凑,耐高温,功能稳定的传感探头.通过荧光寿命的检测,可以测量所对应的温度.根据表面温度,可以依据温度场得到内部温度,用于测量连铸炉中的中间包钢水温度,并给出了温度计的实验系统以及原始实验数据.实验数据表明,此结果精度高,可实现非接触测量.     

LED泵浦蓝宝石光纤荧光温度传感器

采用激光加热基座法制备端部Cr3+离子掺杂的蓝宝石单晶光纤,得到一体型蓝宝石单晶光纤荧光温度传感头.对所制备的荧光温度传感头的荧光温度特性进行了实验研究.结果表明,随着温度升高Cr3+∶Al2O3单晶光纤荧光寿命单调下降,从温度为0 ℃的4.0 ms下降到450 ℃的0.2 ms.利用所制备的荧光温度传感头,用波长405 nm紫色LED作为泵浦光源,采用相关检测技术在线实时测量荧光寿命,研制成测温范围0 ℃～450 ℃一体型蓝宝石光纤荧光温度传感器.     

泵浦蓝宝石光纤荧光温度传感器

采用激光加热基座法制备端部Cr3＋离子掺杂的蓝宝石单晶光纤,得到一体型蓝宝石单晶光纤荧光温度传感头.对所制备的荧光温度传感头的荧光温度特性进行了实验研究.结果表明,随着温度升高Cr3＋∶Al2O3单晶光纤荧光寿命单调下降,从温度为0 ℃的4.0 ms下降到450 ℃的0.2 ms.利用所制备的荧光温度传感头,用波长405 nm紫色LED作为泵浦光源,采用相关检测技术在线实时测量荧光寿命,研制成测温范围0 ℃～450 ℃一体型蓝宝石光纤荧光温度传感器.     

基于小波变换的蓝宝石荧光光纤温度计

采用激光加热小基座法生长出掺Cr3+的蓝宝石光纤荧光温度传感头，它具有结构紧凑，耐高温等特点，测温范围从室温到450℃。使用基于小波变换的数据处理方法，有效去除信号中的噪声，提高了信噪比。在对荧光测温机理和有关光纤技术进行分析的基础上，采用与调制荧光信号相关的双参考源相位锁定测量方案，可在无激励光干扰的情况下对荧光寿命进行实时测量。根据噪音和信号在小波变换下表现出的不同性质，提出以小波变换为基础的温度信号特征提取及消噪方法。与其它处理方法相比，小波变换方法可以克服傅里叶变换对突变信号不起作用的缺点，同时又比Gabor变换具有可变窗口的优点。该方法可以缩短测量时间，提高测量分辨率。     

从室温到1800℃全程测温的蓝宝石单晶光纤温度传感器

表述了从室温到１８００℃测温范围的全程测温的蓝宝石单晶光纤温度传感器。该光纤传感器综合了光纤辐射测温技术和光纤荧光测温技术的特点,利用特殊生长的端部Ｃｒ＾３＋离子掺杂的蓝宝石单 光纤,使两者有机地结合实现用单一光纤传感头达到大范围的温度测量,介绍了端部掺杂的蓝宝石单晶光纤的生长方法,分析了它的荧光温度特性、光纤传感头上荧光信号与热辐射信号的相互干扰以及光纤温度传感器的系统结构和工作原理,给出了实验     

基于荧光机理的光纤温度测量仪

基于普朗克定律的荧光光纤测温仪,采用蓝宝石光纤作为温度探头,蓝宝石光纤物理化学性能稳定,熔点高(超过2000℃),在0.3～0.4μm波段范围内透光性好,具有光波导的特点,在温度光纤传感和近红外传感等领域有很好的应用前景。利用快速傅里叶变换的拟合方法对荧光寿命进行测量,从第一个非零相的相位角的正切值得出被测的荧光寿命,具有速度快,误差小,不受本底干扰等优点,提高了测量的分辨率。测量范围为0℃～450℃,分辨率达到0.4℃。实验表明该测温仪能有效地消除光源不稳定及测量通道中光强变化对测量结果的影响,具有抗电磁干扰强,测温准确,分辨率高等特点。     

Nd：YAG单晶光纤光学特性研究

本文测量了用激光加热基座法拉制的Nd:YAG单晶光纤(具有块状晶体)的吸收谱线,荧光谱线等光谱学特性.根据测得的散射特性分析了用该法拉制的单晶光纤的生长缺陷和直径波动及其与单晶光纤质量的关系.     

基于光纤干涉的温度与压力传感实验系统设计与实现

设计了一种面向本科生教学用的功能型光纤温度和压力传感实验系统,将650nm的半导体激光经分束镜分成两束,然后将两束光分别经透镜耦合到两根光纤中,其中一根光纤绕在压电陶瓷管上,另一根光纤绕在一个温度可控的加热盒中,最后将两根光纤的输出端紧靠在一起,形成双光纤干涉系统.通过测量不同压力和温度变化所引起的干涉环的移动数,建立温度和压力与干涉条纹数之间的对应关系,实现对光纤温度传感和压力传感原理的演示.该系统具有结构简单,成本较低,操作方便等优点,通过学生自行搭建实验系统,能有效提高学生的实验动手能力和对理论知识的掌握水平,适用于高等学校光电信息科学与工程专业及相近专业开展光纤温度传感和光纤压力传感方面的实验教学.     

含耐高温涂覆层长周期光纤光栅的温度特性研究

利用逐点写入法在耐高温光纤中用红外飞秒激光直接写入了长周期光纤光栅,研究了光栅的高温温度特性,并做了理论分析.通过对含耐高温涂覆层的长周期光纤光栅进行20 ℃~300 ℃的温度传感实验,结果表明：在高温段光栅的谐振波长漂移量与温度之间仍能保持大的灵敏度（0.060 5 nm/℃）和好的线性度,且光纤耐高温涂覆层不受破坏,光纤耐高温涂覆在高温下不会出现碳化现象,光栅传感性能良好.实验证明该方法制作的光栅适合于长期在高温环境下使用,应用价值巨大.     

Dy^(3+)掺杂Lu_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)单晶光纤下转换荧光测温性能EI北大核心CSCD

稀土倍半氧化物单晶光纤材料凭借超高的熔点(~2400℃)、稳定的物化性能以及灵活的结构被认为是极具潜力的高温传感介质。本文采用激光加热基座(LHPG)法,成功生长了透明无开裂Dy^(3+)离子掺杂的倍半氧化物单晶光纤Lu_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)。依据Dy^(3+)离子的^(4)I_(15/2)和^(4)F_(9/2)能级为一对热耦合能级对(TCLs),测试得到了430~520 nm波长范围内的下转换荧光光谱。荧光强度比(FIR)结果显示,晶体在298~673 K温度范围内的荧光强度具有良好的温度相关性。其中Dy∶Lu_(2)O_(3)在该范围内的最大相对灵敏度和绝对灵敏度分别为0.97%·K^(-1)(315 K)和1.62×10^(-4) K^(-1)(673 K),展现出更为优异的温度传感性能。     

High-temperature fiber optic imaging

An experimental demonstration of fiber optic imaging inside a furnace at 1000°C is described, A low-resolution sapphire fiber optic video system was designed, fabricated, and tested for basic performance in a small tube furnace. The imaging fiber bundle was assembled using 100 high-quality sapphire fibers aligned and bonded at each end. Experiments to achieve a high-temperature cladding are described. Reference imaging experiments at room temperature were performed with the sapphire fiber bundle and a commercial glass fiber bundle of comparable sue. Imaging experiments at 1000°C are described and discussed.     

U型光纤传感器液体浓度测量系统的研究

为了测量液体的浓度,设计制作了一个U型光纤传感系统.在固定光源波长以及恒温的条件下,激光光源发出的光信号在U型光纤传感区域发生全反射,并且得到被测液体参数的调制,通过测量光接收端电信号的大小,可以得到被测液体的浓度.整个实验装置结构简单,主要由激光光源、U型光纤传感探头和光接收器件组成.实验以食盐溶液和蔗糖溶液为测量对...     

基于蓝宝石晶片的光纤法布里-珀罗高温传感器

提出并研制了一种基于蓝宝石晶片的光纤法布里-珀罗(法珀)高温传感器.该传感器采用斜端面蓝宝石光纤作传输波导,蓝宝石晶片作法珀干涉仪,"陶瓷插芯-陶瓷套管"结构做为传感器的固定结构.通过傅里叶变换-最小均方差联合算法解调传感器的反射光谱,实现了20℃~1 000℃范围内的温度测量,测试准确度为±2.5℃.该传感器具有体积小、成本低、制作简单以及重复性高的优点,可用于高温环境下稳定、精确的温度测量.     

一种新型选通象增强高速电影系统

为了实现对“弱、小、多、快”目标的跟踪测量,我们研制了一种选通象增强高速电影摄影系统。它是集激光象增强技术、激光照明技术、电子选通技术及高速电影摄影技术于一体的新型系统,它具有光增益高,成象质量好,可探测距离远等特点。 该系统采用了带选通的二代象增强器;采用了电子快门,其曝光时间在1μs—300μs可调,频率在1—100帧/秒可调;采用了非透镜耦合的方式,解决了胶片与耦合面板之间的静电放电问题,以及高速运转时它们之间的磨擦问题,采用了小数值孔径耦合面板,改善了耦合分辨率,采用了高性能的间歇输片机构,实现了胶片的高速间歇运动。 本文还介绍了该系统的静态和动态测试结果,以及在激光照明下的测试结果。     

A sapphire fibre thermal probe based on fast Fourier transform and phase-lock loop

A sapphire fibre thermal probe with Cr³⁺ ion-doped end is developed by using the laser heated pedestal growth method. The fluorescence thermal probe offers advantages of compact structure, high performance and ability to withstand high temperature in a detection range from room temperature to 450℃. Based on the fast Fourier transform (FFT), the fluorescence lifetime is obtained from the tangent function of phase angle of the non-zeroth terms in the FFT result. This method has advantages such as quick calculation, high accuracy and immunity to the background noise. This FFT method is compared with other traditional fitting methods, indicating that the standard deviation of the FFT method is about half of that of the Prony method and about 1/6 of that of the log-fit method. And the FFT method is immune to the background noise involved in a signal. So, the FFT method is an excellent way of processing signals. In addition, a phase-lock amplifier can effectively suppress the noise.     

Excited-state absorption and 1064-nm end-pumped laser emission of Nd:YVO4 single-crystal fiber grown by laser-heated pedestal growth

We present an investigation of the excited-state absorption and laser emission of a 1.0-at. %-Nd3+-doped YVO4 single-crystal fiber grown by the low-cost and versatile laser-heated pedestal growth technique. Efficient laser emission at 1064 nm was achieved when the fiber was pumped, in an end-pump cavity, by a Ti:sapphire laser at 808 nm. A continuous-wave threshold of 10 mW was observed with an efficiency of 42% with respect to the absorbed pump power and the maximum output power of 200 mW. These results are excellent when compared with those of a commercial bulk crystal adapted to the same cavity (48% efficiency, 250-mW maximum output power). Thus the fibers are characterized as strong candidates for the construction of compact lasers that can also be pumped by low-cost diode lasers.     

光纤移频分布式布里渊光纤传感技术

提出了一种利用布里渊光纤环形腔移频技术实现分布式光纤布里渊传感的方法.该方法基于布里渊光时域分析法原理,将一束单纵模运转激光器输出的激光分为两束|一束光入射布里渊光纤环形腔中产生窄线宽的受激布里渊散射光作为斯托克斯光,另一束光经过低频相位调制后作为泵浦光|斯托克斯光和泵浦光分别相向入射进入传感光纤,通过测量布里渊谱得到光纤温度或应变.利用该方法可将十几GHz的微波频率转化为兆赫信号频率进行探测处理,仅需一台激光器,因此系统结构简单、成本低,还可减小激光器频率波动对测量准确度的影响.实验验证了该方法的可行性.