YAP晶体光纤弹光效应的研究

利用受扰光纤理论理论和光纤弹光效应理论对ＹＡＰ晶体光纤弹光效应进行了理论分析和实验研究。结果表明，这种晶纤可以弹光调制、压力和加速度传感等方面得到应力，并为该类传感器的设计提供理论根据。     

温度对光纤布喇格光栅化学传感器性能的影响

阐述了光纤Bragg光栅化学传感的基本原理,推导并利用数值计算得出了腐蚀掉包层后的光纤Bragg光栅的纤芯有效折射率随外界折射率变化的关系.分析了温度对这种传感器造成的误差.研究表明,温度会造成光纤光栅变化和改变溶液折射率的大小,从而对传感器的测量造成影响.设计了一种温度补偿方案.实验分别研究了低浓度溶液和高浓度溶液中传感头两段不同光栅区的Bragg波长随温度的变化.结果表明：在清水中,传感头两段光栅区Bragg波长受到温度变化的影响基本相同,通过测量波长的差值可消除温度的影响;高浓度溶液中,传感头受温度影响造成的总波长漂移量约为未被腐蚀光栅区的波长漂移量的0.6,与理论的结果基本一致.传感头受温度影响造成的总波长漂移量可由未被腐蚀光栅区波长漂移量的大小得出,进而可消除温度对溶液传感的影响.     

光纤传感实验设计

提出了一种适用于教学的光纤传感器实验研究系统。在实验过程中首先测定了LED光源的I-P特性曲线,接着对光纤的纤端光场分布进行测试,并通过实验得到的数据绘出光纤的纤端光场光强曲线,然后利用光纤传感实验仪对微位移用两种方式进行测量。根据现有的实验条件设计出适合于学生进行的基本实验。     

基于分布布拉格反射光纤激光器的压力传感器

介绍了一种基于单纵模分布布拉格反射(DBR)光纤激光器的新型压力传感器.该传感器基于拍频检测原理,其解调方法与传统光波长解调相比成本低且易实现.激光器谐振腔的增益光纤在应力作用下感生双折射从而导致单纵模激光器原本简并的正交偏振模式分离,互相差拍,产生1 GHz左右的拍频.对这种新型传感器进行了理论分析和实验论证,通过对0～1.2 N范围内压力进行传感检测,测得拍频为800~1200 MHz,曲线拟合度达到99.76 %.结果表明,该压力传感器不仅延续了光纤光栅传感器高灵敏度等优点.还可以看作是在原有光纤Bragg光栅传感技术的升级,以分布布拉格反射(DBR)代替光纤光栅作为传感基元,将无源传感升级为有源传感,以提高信噪比和传输距离.     

活塞式菱形结构光纤布喇格光栅渗压传感器

为了适应矿井、大坝对渗压监测的需要,提出一种活塞和菱形传压结构相结合的光纤布喇格光栅渗压传感器,活塞把测试压力传递到菱形传压结构,菱形传压结构拉动其上下对称连接的弹性钢片,导致粘贴在弹性钢片上的光纤布喇格光栅中心波长产生变化.利用有限元方法在500kPa的测试环境中对顶角分别为90°、110°、130°、150°情况下菱形传压结构的应力特性进行分析,根据仿真参量研制了渗压传感器,并对该传感器进行了压力标定试验和温度补偿试验.实验结果表明:传感器对渗压的灵敏度为2.04nm/MPa,拟合度为0.997,重复性为0.9%,两个测压光栅温度灵敏度分别为0.023 33nm/℃、0.021 68nm/℃,温补光栅为0.009 916nm/℃.     

单模与多模光纤级联型压力传感器

研制了一种基于单模光纤与多模光纤级联结构的马赫-曾德尔干涉型压力传感器,它通过将一段单模光纤夹熔在两段多模光纤之间制成.利用纤芯的不匹配所激发的单模光纤中纤芯模和包层模之间的干涉,使外界压力的变化直接作用于单模光纤内部光场,获得较高灵敏度.当传感器总长度为39mm时,可获得较为理想的传输谱线.压力传感实验表明:随着压力的增大,传输光谱向长波方向漂移,在2~16N的压力范围内,传感器的压力灵敏度为554.830pm/N,线性度为0.984,具有结构简单、易于制造、成本较低、灵敏度高等优点,可用于不同领域的压力传感.     

正三角型结构三光纤出射光场干涉理论模型及其实验

利用三根光纤以正三角形的方式组合在一起,实现了三光纤Moiré干涉,建立了纤端出射场干涉模型,并进行了理论计算.实验结果与理论计算结果符合较好.为光纤莫尔传感技术的应用和发展提供了理论和实验依据.     

双波纹管补偿式差动光纤液位计

本文给出了一种双波纹管结构光纤液位传感器。该传感器能以差动方式工作,特别适于石油、化工产品的液位测量。在设计中,采用了全光路补偿方法和多种温度补偿技术,使得该光纤液位计具有自动补偿性能,克服了光源强度起伏和环境温度变化这两大主要因素对结构式强度型光纤传感器测量精度的影响。     

一种基于模间干涉的亚波长直径光纤气体折射率传感

设计了一种基于模间干涉的亚波长直径光纤气体折射率传感方案,并分析了其测量灵敏度.将标准单模光纤和一段仅传输基模与二阶模的无包层亚波长直径光纤结合形成传感头,通过分析传感头外气体折射率的变化对两个模式干涉谱峰值移动的影响,研究了这种传感器的折射率测量灵敏度.结果表明,这种传感器的灵敏度高于利用折射率引导型光子晶体光纤的基于模间干涉的折射率传感器.因为没有气体向微孔扩散的过程,这种基于模间干涉的亚波长光纤折射率传感器可用于实时探测.     

轮辐式光纤光栅压力传感器的设计与实现

利用光纤光栅作为基本传感元件，设计研制了一种基于轮辐式压力盒装置的新型光纤光栅压力传感器.常温下在0～30 KN的范围内，其测量线性度达到99.91%，灵敏度达到22 N，且响应速度快.与其它类型的光纤光栅压力传感器相比，轮辐式光纤光栅压力传感器具有更大的测量范围、更高的抗干扰能力，并且由于光纤光栅本身的波分复用特性，可以很方便地构成压力传感网络进行多种物理量、多点的测量.实验表明：本传感系统具有结构简单、操作方便、滞后小、重复性好、结构高度小、重量轻等优点，在桥梁、大厦等超大型建筑以及大型管道等的检测与监测方面将会有更为广阔的应用前景.     

反射式光纤传感器光纤参量对调制系数的影响

介绍了反射式强度型光纤传感器的光强调制原理,并以最简单的光纤对为基础,仿真研究了光纤参量对光强调制特性的影响规律.给出了这类传感器设计的指导原则.     

一种反射式强度调制型光纤传感器的设计与实现

本文介绍了一种结构简单、易于实现的反射式强度调制型光纤传感器．它是根据光纤端面与被测物体之间所构成的反射接收关系制作而成的．文中给出了平面反射式强度调制型光纤传感器所依据的理论公式,采用L—M非线性拟合算法,使用制作的传感器采集数据并对光纤传感器各参量进行了标定．目前用这种方法制作的光纤传感器已经成功应用于教学实验．     

强度型激光光纤传感系统的神经网络补偿方法

提出一种考虑激光光纤传感系统中的激光器输出功率波动的神经网络跟踪补偿方法。在这种方法中，神经网络不仅用于削弱激光器输出功率波动对测量系统的影响，而且还同时用于传感非线性校正。提高了光强调制型光纤传感器的长期工作稳定性及测量精度，并有利于扩大激光光纤测量系统的测量范围。以光纤位移传感器为例，说明了该方法的有效性。     

平行光束反射光强调制型光纤位移传感器研究

讨论并建立了一种基于平行光束发射光强调制的光纤位移传感器，该传感器的入射和接收光纤的端部都用渐变折射率光纤（GRIN）制成的透镜耦合，入射光纤的渐变折射率光纤透镜发出的平行光束以一定入射角照射到试件表面，接收渐变折射率光纤透镜放置在入射光的镜面反射方向，详细分析了试件表面为镜面反射和朗伯反射时传感器的输出特性，由仿真计算可知，通过调整测头的结构参量，该传感器可获得较强的输出信号，适用于对测量范围和工作点有灵活要求的场合。     

Thermo-Optical Effects and Fiber Optic Sensing Device Based on Polymer Dispersed Liquid Crystals

In this article, the thermo-optical properties of polymer dispersed liquid crystals (PDLCs) in confined geometry are experimentally investigated to demonstrate the feasibility of a fiber optic sensing device based on PDLCs.

Since an unexpected behavior of PDLCs in confined geometry has been experienced, a systematic study of PDLCs' thermo-optical properties in bulk is presented also to point out principal differences. Finally, bistable all fiber optic temperature sensors, in which a PDLC permits at the same time the opto-mechanical interconnection of two fibers and the modulation of light crossing the device, has been realized and characterized, for the first time. Being the modulation controlled by external temperature, the device has been proven to be suitable for the realization of a heat flow sensor. The sensor presents the typical advantages of both fiber optic sensors and liquid crystal technology.

Moreover, due to its small thermal capacity, it should exhibit little influence on thermal equilibrium and, above all, it represents a significant improvement compared to a temperature fiber optic sensor based on liquid crystals (presented in the literature).     

Shaft runout inspection by a fiber optic displacement sensor

A reflective fiber optic displacement sensor has been developed and calibrated to gauge form and axis position of shafts during rotation. A technique has been implemented to determine the deviation of the actual shaft form from its nominal circular cross section (the off-round error) and the departure of the rotation axis from the geometric axis (the eccentric error). The sensor is simple, has acceptable accuracy for applications to mechanical engineering, is capable of monitoring shafts during rotation, and has potential for gauging parts on the production line.     

实用化双折射式光纤温度传感器系统最佳设计

利用双折射效应和偏振调制原理,设计了一种实用化的反射式光纤温度传感器,分析了精度、灵敏度等的主要指标与光源、双折射晶体及传输光纤之间的相互关系,并进行了相应的实验,给出了系统参数选择的最佳设计方案。     

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。     

表面粗糙度光纤传感器研究

基于光在粗糙表面的散射原理,利用时间延迟技术,设计了一种快速、非接触测量表面粗糙度的光纤传感器。与同类传感器相比,成本低,系统误差小。     

反射式光纤位移法检测轧辊磨损度中实用电路的设计

利用反射式光纤位移传感器的工作原理，通过对反射光强信号的检测，提出了一种用于轧辊磨损度在线非接触检测的光电检测法，并重点设计了用于反射式光纤位移法检测轧辊磨损度系统的实用电路。根据轧辊磨损度测量过程的特点及精度要求，阐述和分析了传感器电路系统的原理、组成及性能。理论和实验研究表明，该电路系统工作稳定，精确度和灵敏度均可满足实际要求。此电路系统稍加改进还可适用于类似条件下用反射式光纤位移法进行测量的其他系统。