全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温实验

阐述了全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温原理,并在20~40℃对测温系统进行了标定.利用Matlab数字图像处理技术对温度干涉条纹图像进行处理,设计了计算条纹移动数目的程序.通过测温实验对条纹记数程序进行了检验,有较好的准确度.     

相位调制全光纤Mach-Zehnder干涉仪传感实验

使用单模石英光纤设计了相位调制全光纤M-Z干涉仪传感实验系统,采用CCD技术显示干涉条纹的空间分布及其移动情况,同时利用光电检测及可逆计数技术实现移动条纹的自动计数.利用该系统进行了光纤温度传感、光纤应变传感原理性实验测试.     

光纤干涉装置设计及应用探索

利用温度对相位调制的全光纤Mach-Zehnder结构型温度传感器,采用CCD摄像头与小型电视连接的办法来观察干涉条纹的移动,并给出温度变化与干涉条纹移动数的关系,以及敏感长度与灵敏度的关系,进一步了解干涉仪作为温度传感器的参数特性及其作为一台测量仪器的定标。     

基于F-P干涉仪溶液浓度微变量实时监测系统的研究

设计了一款基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪监测溶液浓度微小变化量的传感装置.利用光纤传输激光并用分体CCD采集图像,实现对溶液浓度的高精度微变化量的实时监控和测量.从理论上分析了F-P干涉仪干涉条纹的改变数目Δk与溶液浓度微变化量Δc(Δk)之间的关系,采用平面F-P干涉仪实现高精度测量溶液浓度微变化量的原理和可行性.在实验上构建了由He-Ne激光器、石英光纤、平面F-P干涉容器腔、面阵分体CCD、计算机等组成的实验监控与测量装置,对三组不同浓度的甘油溶液进行测量,通过观察干涉条纹的改变数目测定溶液浓度的改变量,用实验结果标定溶液浓度微变化量Δc(Δk)与干涉条纹改变数目Δk之间的数学解析式.实验结果表明:采用该系统可以监测到10-4量级的溶液浓度的变化值.     

基于光纤微腔的温度及折射率同时测量型传感器

基于多光束干涉原理,设计了一种基于光纤微腔的温度及折射率同时测量的反射型光纤传感器.该传感器将渐变折射率多模光纤的一端用氢氟酸腐蚀形成一个空气腔,带空气腔的渐变折射率多模光纤一端和单模光纤熔接,另一端切平构成传感头.实验选取渐变折射率多模光纤的长度为538.1μm,空气腔长度为40.8μm.结果表明:光纤微腔结构所形成的多光束干涉光谱条纹对比度与光纤微腔外的溶液折射率相关,干涉波峰移动与环境温度相关,通过监测条纹对比度和干涉波峰的移动,可以实现对折射率和温度的同时测量.当折射率在1.341 5~1.432 0RIU变化时,反射强度对折射率的灵敏度为57.24dB/RIU;当温度在30℃~70℃之间变化时,谐振波长对温度的灵敏度为12.3pm/℃,可检测到的最小温度变化为1.2℃,测得最小折射率变化为3.4×10-4.该传感器也可应用于其他参量的测量,具有良好的应用前景.     

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.     

光栅莫尔条纹特性检测仪的研制

介绍一种应用CCD进行测量的光栅莫尔条纹特性检测仪.该检测仪的结构完全开放,检测过程透明.不仅能够检测光栅副相对移动位移和移动方向与莫尔条纹移动数目和移动方向的关系,而且可以检测光栅副夹角变化对莫尔条纹宽度的影响.应用该仪器可以进行"莫尔条纹移动数目与光栅副移动位移关系测定"和"光栅副夹角变化和莫尔条纹宽度变化关系测定"两个实验,实验结果理想.     

利用激光干涉测量流体的二维温度场分布

基于激光干涉原理,提出了测量流体二维温度场分布方法.利用流体折射率受温度影响的性质,将流体的温度变化转换为干涉条纹移动量进行表达和测量.以迈克耳孙干涉以为模型,搭建了温度场测量实验系统,使用可精确控温的电烙铁对系统进行定标,得到条纹移动量随空气温度的变化关系,并利用热风枪和打火机作为参考物进行了实验效果的验证.实验结果显示,热风枪的最高温度为178.42℃,与实际温度(180℃)误差仅为1.6℃,能且真实地还原2种参考物的二维温度场分布.     

干涉条纹可逆计数系统

干涉条纹计数器在物理实验和光纤传感器中有广泛的应用,但一般的光电接收器只能记录条纹的总变化,而不能判断条纹移动的方向和移动的条数,这给一些应用带来了一定的困难。我们设计了一种干涉条纹可逆计数系统,既可以知道条纹变化多少,也可知道条纹移动的方向。     

用于面形测量的光纤投影器相移和频移特性

提出了一种光纤投影器产生相移和频移的方法,给出了光纤投影器相移和频移特性的理论与实验相一致的结果。光纤投影器利用双光束干涉产生正弦调制的结构光场,通过在一路光中引入压电陶瓷PZT,调节PZT的驱动电压来改变双光纤中光波的光程差,从而使干涉条纹产生相移,得到相移随驱动电压的变化曲线;频移是采用移动光纤投影器到接收屏距离的方法来改变干涉光场的空间频率,给出了变频条纹的傅里叶频谱,得到干涉光场的相对空间频率,将其与理论值相比较,给出二者之间的线性关系曲线,从而证明了干涉光场相对空间频率与投影器到接收屏距离成反比的关系。