长距离分布式光纤传感技术研究进展

分布式光纤传感技术是光纤传感领域的重要组成部分,具有以下突出优势:无需在光纤上制作传感器,传感光纤集传感与传输于一体,可实现远距离、大范围的传感与组网;可连续感知光纤传输路径上每一点的温度、应变、振动等物理参量的空间分布和变化信息,单根光纤上能获得多达数万点的传感信息.由于在长距离连续传感方面具有不可替代的优势,分布式光纤传感技术在周界安防、石油电力、大型结构等领域的安全监控方面具有非常广阔的应用前景.本文主要介绍电子科技大学光纤传感与器件研究团队在长距离分布式光纤静(布里渊光时域分析仪)、动(相位敏感型光时域反射仪)态参量传感技术取得的研究进展,包括基础与应用研究两个方面.     

应用光纤生物传感器测量肿瘤的自体荧光光谱

光纤生物传感器是现代生物传感技术中的一个非常重要的类别。当前,许多以荧光检测为手段的光纤生物传感器已经商品化了,但几乎都是依靠检测荧光指示剂的光强来获取生物信息,而直接利用生物样品的自体荧光光谱来获取生物信息的光纤传感系统却还未上市。利用自行研发的一套三维荧光光谱光纤传感系统对新鲜的人体乳腺组织切片进行了研究,实验结果表明乳腺癌变组织与正常组织的自体荧光光谱的峰位和峰强比值存在明显区别,这是因为癌变组织的生化成分发生了根本改变。尽管其间的规律还需进一步探索,但可以展望,自体荧光光谱技术与光纤生物传感技术的结合有潜力成为人体恶性肿瘤在线原位诊断的有利工具。     

用于干涉型光纤传感器的相位生成载波解调技术

相位生成载波技术是用于光纤传感器中很重要的一种信号解调方法。简要说明了相位生成载波调制的原理和两种基本的调制方法 ,着重介绍了相位生成载波调制信号的解调方法 ,包括 :零差法、伪外差法和合成外差法 ,并对以上各种方法进行了分析比较。对相位生成载波技术在干涉型光纤传感器中的应用作了详细的介绍。针对现在最有希望用于智能结构的光纤布拉格光栅传感器 ,介绍了相位生成载波技术在这方面的应用。     

一种双参量偏振调制光纤传感器

提出了一种双参量偏振调制光纤传感器结构。在理论上分析了从一个敏感晶体上分离出两种信息的可能性 :通过合理安排传感头中各部件 ,使得传感器同时输出反映两种信息的两路信号。在实验上获得了理论所预期的结果 :只使用一个传感头就可以同时测量电压与温度、力与温度。实验室条件下 ,温度传感的精度为± 1℃。在工作温度 2 0～ 110℃范围内 ,电压传感的温度稳定性在 0～ 10kV量程内为± 0 .5 % ;而力传感的温度稳定性在 0～80N量程内可达± 0 .1%。     

光纤传感器系统中的功能光纤

本文结合光纤传感器的应用实例,对光纤传感器中光纤的选用进行了比较详细的讨论.光纤传感器是一种新型和具有一定特殊应用的传感器,如光纤陀螺、光纤流量计等,由于其自身的特点,具有其他传感器无法替代的优势.在这些传感器中,光纤的选用是致关重要的,特别是传感器用光纤的特性及对光纤传感器的影响;本文提出了光纤传感器设计过程中选用光纤的一些重要依据并论及了发展传感器用光纤对光纤传感器的重要意义.     

光纤传感物理及其应用

光纤传感器是近十年来迅速发展起来的一种新型传感器．它具有抗电磁干扰、电绝缘性好、灵敏度高、重量轻等一系列优点，因而具有广阔的应用前景．目前已有测量温度、压力、位移、电流、电压等多种物理量的光纤传感器问世．本文介绍了振幅（强度）调制、相位调制、偏振态调制等几类光纤传感器的物理原理、基本特性及其应用概况．     

微结构光纤传感器设计的新进展

根据导光机理、微孔分布、介质载入、纤芯数量及对称性等因素,对微结构光纤进行了具体分类。在此基础上,阐述了微结构光纤传感器的结构设计方法。对近年来国内外(包括作者设计)的典型微结构光纤传感器和微结构光纤光栅传感器进行了详细介绍和综合评述,对基于微结构光纤及微结构光纤光栅的新型传感器的发展进行了展望。     

微结构光纤传感器设计的新进展

根据导光机理、微孔分布、介质载入、纤芯数量及对称性等因素,对微结构光纤进行了具体分类。在此基础上,阐述了微结构光纤传感器的结构设计方法。对近年来国内外(包括作者设计)的典型微结构光纤传感器和微结构光纤光栅传感器进行了详细介绍和综合评述,对基于微结构光纤及微结构光纤光栅的新型传感器的发展进行了展望。     

光纤超声传感器及应用研究进展

光纤超声传感器通过检测光纤内传输光的强度、波长、相位、偏振态等参数感知超声波的相关信息.相比于传统的电类超声换能器,光纤超声传感器能够实现宽频带超声波信号的高灵敏探测,且其良好的抗干扰能力和复用性,可有效地提高超声波探测的可靠性和效率,在水下国防安全、生物成像、无损探伤、地震物理模型成像等领域具有巨大的应用潜力.目前,按照传感结构,光纤超声传感器可分为光纤强度调制型、光纤干涉型和光纤光栅型,并在不同方面发挥着各自的优势,均受到关注.本文主要综述了这几种传感器的传感机理、实现方法、发展现状,总结了光纤超声传感器的几个应用领域及面临的科学技术挑战,重点讨论了光纤超声传感器作为一种新技术应用于地震物理模型成像.     

基于干涉解调技术的光纤光栅传感系统

介绍一种基于干涉解调技术的光纤光栅传感系统 ,用非平衡波长扫描迈克耳孙干涉仪将来自传感光栅的包含应变信息的波长信号变为相位信号 ,借助相位计显示的相位变化确定待测应变的大小。该传感系统具备分辨5 .5nε的能力 ,其灵敏度的实验值为 1.80° με,与预期值 1.83° με基本吻合     

光纤传感器及其发展趋势

光纤传感器是本世纪七十年代中后期出现的一种新型光学传感器．本文阐述了它的基木概念、工作原理及其分类等，介绍了它在国防建设和国民经济建设各个领域中的主要应用，评述了光纤传感器的现状及其发展趋势．     

一种新型光纤振动传感器

提出一种新的利用共振原理对微振动放大进行测量的光纤振动传感器.光纤振动不受强电磁场和温度变化影响,可用于大型发电机(300mW)定子端部绕组微振动的在线测量.实验结果表明该光纤振动传感器可以达到相当高的精度,对解决特殊环境下微振动的实时监控有重要应用价值.     

光纤光热干涉气体检测技术研究进展

本文阐述光纤光热干涉气体检测的基本原理,从光纤光热相位调制的产生、动态过程、探测方法以及响应时间等方面出发,综述本研究组在光纤光热干涉气体检测方面的最新工作进展.光纤光热干涉技术具有灵敏度高、动态范围大、测量不受散射及其他损耗影响等优势,能够实现小型化、多点复用、组网及远程监测,在环境、医疗、安防等领域具有重要的应用.     

用光学信息理论分析微弯光纤传感器的性能

通过把光学信息理论应用于微弯光纤传感器,用信息量评估测量性能,提出了一种优化系统性能和参数设计的光学信息理论。通过理论推导、直观评价和实验设计,证明了这一思想的正确性和可行性。     

对弯曲不敏感的长周期光纤光栅传感器

发现了用高频CO₂激光写入的长周期光纤光栅的谐振波长对弯曲灵敏度在圆周的不同方向上呈现周期性,且在两个特定的对称方向上对弯曲不敏感(即弯曲曲率达到1.1m^-1,谐振波长仅漂移-0.018nm).据此提出新型对弯曲不敏感的传感器和可调灵敏度弯曲传感器的设计方案,可望从根本上解决长周期光纤光栅在测量中存在的温度、应变或折射率与弯曲之间的交叉敏感问题.     

基于光放大的光纤Fizeau应变传感器频分复用系统

提出了一种可频分复用基于光放大的光纤Fizeau应变传感器的方法，从原理上解决了现有光纤Fabry-Perot传感器固有的两大弱点：信号弱和复用难.利用掺铒光纤的放大作用，既形成宽带光源，又放大了微弱的信号.描述了该应变传感器系统的结构、原理及实验结果.实验表明该复用传感器应变测量精度可达±10με，可满足实际应用的要求. 关键词： 光纤传感器 光纤应变传感器 掺铒光纤 复用     

四阶声低通滤波光纤水听器的声压灵敏度频响特性

对四阶声低通滤波光纤水听器的声压灵敏度频响特性进行了详细的理论和实验研究.在已有的低频集中参量模型中引入了一个机械声阻,用于描述系统的机械损耗,从而得到了改进的声学等效电路.相位频响特性对于光纤水听器的阵列应用非常重要,关系到阵列的波束形成效果,进而影响系统定位、识别与跟踪目标的能力,因此在分析幅度频响特性的同时研究了相位频响特性.仿真分析了各主要参量对声压传递函数的影响,得到了一些对声低通滤波光纤水听器设计具有重要指导意义的结论.实测声压灵敏度频响曲线与仿真结果基本一致,较好地验证了理论分析的正确性.四 关键词： 光纤传感器 光纤水听器 声压灵敏度 低通滤波器     

光纤随机激光器及其应用研究进展

光纤随机激光器是一种新型光纤激光器,与常规光纤激光器相比,得益于其无谐振模式、更好的稳定性、更高的可靠性、更简单的结构等优势,近年来在高功率/高效率、宽谱发射、低相干性等多类型新光源探索方面得到了长足的发展,产生了系列研究成果.作为国内最早开展全光纤随机激光器研究的团队负责人,本文作者首先系统回顾了光纤随机激光器的发展历程,然后重点介绍了近年来光纤随机激光器取得的重要研究进展和在光纤传感、光通信等领域的应用进展,最后对其未来发展提出了展望.     

光学电流传感器的新进展

利用法拉第磁电效应可实现电流的光学法测量.采用光学纤维或光学玻璃作为传感元件的电流传感器一直是研究和发展的重要课题.在本文中将概述光纤电流传感器中的主要问题,并着重介绍光学玻璃电流传感器的最新发展成果.