基于光时域反射技术与缠绕式光纤传感陈列的结构状态监测方法

提出了一种新颖的、利用多模光纤缠绕钢绳式的传感阵列网络,对智能材料与结构的受力、应变等状态参量进行了监测和估计,并采用了光时域反射技术实时处理并行分布式传感信号,给出了测试数据、识别结果.     

基于光时域反射技术与缠绕式光纤传感阵列的结构状态监测方法

提出了一种新颖的、利用多模光纤缠绕钢绳式的传感阵列网络, 对智能材料与结构的受力、应变等状态参量进行了监测和估计, 并采用了光时域反射技术实时处理并行分布式传感信号, 给出了测试数据、识别结果     

机敏结构与材料简介

机敏结构与材料是作为第四代功能材料的智能材料，它具有类似生物体的智能，是集具有特定性能的结构或材料及对反馈信息进行转换和控制等功能于一体的复合机构，它的发展与传感技术尤其是光纤传感技术有密切关系，现已成为高科技领域的热点，介绍了机敏结构与材料的基本概念及其与光纤传感技术关系，叙述了有关的自诊断，自适应的功能材料。     

武汉理工大学光纤传感技术研究中心

武汉理工大学光纤传感技术研究中心是国家计委1997年批准建设的“光纤传感技术国家重点工业性试验基地”,总投资2800万元。设有“新型光纤传感器及其配套器件研究室”、“光机研究室”、“光电研究室”、“传感光纤光栅研究室”、“光纤智能材料与结构研究室”、“光纤化学与生物传感器研究室”、“光纤传感系统集成研究室”及“计量标准室”等,拥有一批先进的研发仪器设备510台套,价值2700万元,并建有三条工试生产线。中心现有固定研究人员55人,客座研究人员12人(含院士1名,美国、香港各1人)。固定研究人员中有教授8人(含博导4人),副教授16人。拥有一支具有多学科交叉和较强工程实践能力特点的复合型人才队伍。     

基于微加工工艺的光纤消逝场传感器及其长度特性研究

用硅光刻工艺和二氧化硅湿法腐蚀工艺制作了针状封装结构的光纤消逝场传感器.该结构的传感器体积小、试剂消耗量少,减轻了测量过程中光纤的变形,密封的结构可以有效地防止传感器受到污染.从理论和实验角度研究了不同长度的光纤消逝场传感器的测量结果,分析了传感光纤长度对传感器吸光度的影响,指出随着传感器传感光纤长度的继续增加,会使后续增加的传感光纤对传感器灵敏度的贡献越来越小. 关键词： 硅光刻工艺 针状封装 光纤消逝场传感器 传感光纤长度     

FBG多功能传感系统集成与应用

为充分发挥光纤光栅(FBG)传感系统复用能力,可同时对传感光路各个传感器的光信号进行有效识别,且为传感器设计和加工提供依据,基于FBG传感原理,从系统集成及复用能力优化的角度,探讨波分复用传感器设计方法,以及节点传感器结构和灵敏度设计原则与标准,并将提出的原则等应用于某实际工程光纤监测系统。传感系统在运行过程中,获得了较为可靠的监测数据,分布式光纤和点式电测技术测试结果相差6%左右,进一步表明临近光纤传感器没有出现传感信号串扰现象,为工程施工和安全维护提供参照。     

分立式与分布式光纤传感关键技术研究进展

光纤传感技术已广泛应用于航空航天、石油化工、电子电力、土木工程、生物医药等领域,其技术形式主要体现为分立式和分布式.分立式光纤传感技术利用光纤敏感器件作为传感器来感知被测参量的变化,光纤作为光信号的传输通道连接光纤传感器及后端的解调装置;分布式光纤传感系统基于光纤瑞利散射、拉曼散射或布里渊散射等光学效应,利用光纤本身作为传感器,可对沿途的光信号进行大范围、长距离传感.本文介绍了分立式与分布式光纤传感中主要关键技术的研究进展,并对未来的研究和发展方向进行了探讨.     

S型光纤锥的研究进展

随着新型微加工工艺的发展,传统的锥型光纤发展派生出数千种不同的微结构光纤.其中,S型光纤锥由于其体积小、质量轻、抗电磁干扰以及可以直接嵌入结构化系统的灵活性得到了迅猛地发展.随着对S型光纤锥研究的深入,基于S锥的各种结构和功能的光纤传感器不断地被提出,用于测量温度、应变、折射率、湿度和磁场等,不仅丰富了光纤传感器的种类,更加深了人们对传感机理的认识.本文全面回顾了S型光纤锥的研究进展,包括传感原理、制备方法、各种传感结构组合以及传感应用等,并对其发展进行了展望.     

基于时延估计的分布式光纤传感定位

提出了一种新型的基于Sagnac干涉仪的双向Sagnac分布式光纤传感器,可对传感光纤线路上的扰动进行检测与定位。阐述了该分布式光纤传感系统的组成和工作原理。利用基于最小均方(LMS)算法的自适应时延估计方法直接在时域上对扰动信号进行定位。理论分析和测试结果表明,该分布式光纤传感器能快速、有效地实现扰动信号的检测及定位。算法简单易实现,具有较高的测试灵敏度和定位精度,最大定位误差小于20m。     

基于光纤微结构加工和敏感材料物理融合的光纤传感技术

将功能敏感材料与光纤在物理层面进行有机融合,充分发挥光纤传感器在结构集成、材料集成等方面的优势,将有望发展新型的光纤传感器件和系统.本文综述了飞秒激光光纤微加工技术分别在标准的单模光纤和光纤光栅上制备微结构,再结合敏感材料制备技术,实现在物理层面上光纤传感器材料和结构的集成和融合,探索实现新型高性能的光纤传感新技术.     

机敏材料中竹节型光纤传感阵列及其信号处理

提出了一种新颖的，采用刻纹多模光纤组成的可用于机敏材料与结构的竹节形光纤传感阵列，并探索采用人工神经网络来处理其输出的并行分布式传感信号，由此和到材料的内应变，应力及损伤的大小及其位置等信息。     

埋入式光纤模式功率调制传感原理及实验研究——航天smart结构

对 Smart材料 /结构中的光纤传感原理进行了探讨 ,并进行了实验研究。这种新研制的传感器工作原理是基于模式功率调制。远场光强将反映结构内的变形场 ,亦即光纤受到外界加载或扰动后所产生的变形。最后提出了应用多模光纤在编织复合材料 Smart结构中进行远场光强测量的方案 ,建立了实验装置 ,给出了实验结果并进行了讨论。     

镀镍光纤Bragg光栅温度传感特性实验研究

在光纤智能金属结构材料中,为了保护光纤Bragg光栅并使得传感器与基体金属有很好的结合性,在光纤Bragg光栅表面化学镀镍,并实验研究了化学镀镍前后的光纤Bragg光栅的温度传感特性.实验表明：镀镍后的光纤光栅的Bragg波长随温度变化呈现出良好的线性和重复性,Bragg光栅温度灵敏度变大.     

光纤灵巧结构与蒙皮研讨

在复合材料结构部件与蒙皮中埋入光纤传感器，对材料的各种物理状态进行监测，并随时对复合材料与结构中的各类损伤进行探测与预报，称为光纤灵巧结构与蒙皮，该技术受到各国政论与军方的高度重视，成为９０年代材料与传感技术的一大观点，本文介绍灵巧结构一蒙皮光纤传感器的工作原理，应用等的研究进展。     

Simulations of refractive index variation in a multimode interference coupler: Application to gas sensing

An optical sensor based on multimode interference couplers structures has been studied. We have introduced the optical parameters of materials used in existing optical integrated circuits and a sensitive material characterised in previous studies. The variation of optical properties such as the refractive index of the covering sensitive material leads to a modification of waveguiding conditions in the multimode interference coupler. A gas sensor can be developed by measuring the variation of light intensity at the output of the multimode interference coupler structure under gas exposure. Simulations have been performed in order to optimise the output light intensity variations to increase sensitivity. We have shown that these structures are more sensitive than Mach-Zehnder interferometers, and that the relation between dimensions and sensitivity of the multimode interference coupler is not trivial.     

白光干涉双环传感网络理论与实验研究

构造了一种基于双环形拓扑结构的白光干涉光纤传感网络．可用于智能结构中准分布应变或温度的测量。光纤传感网络基于空分多路复用技术(SDM)．目的是增强带载能力．降低单点传感器的测量成本,并借助丁双端口问询技术．增强传感网络的抗毁坏能力。分析了环形网络结构的低相干多路复用原理．根据空分复用的光程匹配条件．推导了传感器干涉信号的强度特性。实验中对连接9个传感器的双环传感网络特征及其抗损坏特性进行了验证．并对实验结果进行了分析和讨论。     

长焦距空间光学遥感器支撑结构有限元分析

为了提高长焦距空间光学遥感器主支撑结构的刚度,实现结构的轻量化,分析了几种常用的空间支撑结构材料,并结合三反离轴光学系统的特点,用有限元分析软件MSC．PATRAN建立了几种不同支撑结构的有限元模型。对其进行了模态分析,并对支撑结构在温度场和重力场影响下的变化进行了研究,从而对实际工程中光学遥感器结构的材料及构型选择提供了参考,对大型离轴三反空间光学遥感器主支撑结构的设计具有一定指导意义。     

基于十字连通形环形谐振腔金属-介质-金属波导的折射率传感器和滤波器

提出了由十字连通形环形谐振腔耦合两个金属-介质-金属(metal-insulator-metal, MIM)波导的结构,并用有限元法数值研究了表面等离极化激元在结构中的传输特性.通过对透射谱的研究,系统地分析了MIM结构的传感特性.结果表明,在透射光谱中有三个共振峰,即存在三种共振模式,其中透射峰与材料的折射率呈线性关系.通过对结构参数的优化,得到了折射率灵敏度(S)高达1500 nm/RIU的理论值,相应的传感分辨率为1.33×10~(-4)RIU.更重要的是,灵敏度不受结构参数变化的影响,这意味着传感器的灵敏度不受制造偏差的影响.此外,谐振波长与环形腔中心半径成线性关系,该器件在较大波长范围内实现可调谐带通滤波.透射强度随着波导与环形腔间距的增大而减小,透射带宽同时减小,因此,可以通过控制环形腔与波导的耦合距离来调谐透射强度及透射带宽.研究结果对高灵敏度纳米级折射率传感器和带通滤波器的设计以及在生物传感器方面的应用都具有一定的指导意义.     

Actuator,sensor and MEMS devices based on regenerated cellulose

In our early work, cellulose has been discovered as a smart material that can be used as sensors, actuators and smart devices. This newly discovered material is described as electro-active paper (EAPap) and has many advantageous properties: lightweight, flexible, dryness, biodegradable, easy to chemically modify, cheapness and abundance. The actuation principle of cellulose EAPap is based on a combination of piezoelectric and ion-migration effect. This paper reports the fabrication of various micro-patterns and structures, such as rectifying antenna and inter-digital transducer on regenerated cellulose film by adopting a micro-transfer printing technique. Fabrication steps are briefly discussed herein and performance of the actuators was evaluated by means of a tip displacement test. Further, potential application of cellulose as humidity sensor was demonstrated by measuring the impedance change on the inter-digital transducer on cellulose film at different humidity levels.     

一种头盔式高亮背光显示系统设计

高亮背光显示装置在航空航天领域有着广泛的应用,结构小巧,重量轻便是其发展趋势;通过自由曲面棱镜和菲涅尔螺纹镜的引入从而使系统的光学结构简单,依据光学原件设计了显示系统的机械封装和电路系统,整个显示系统部件定位准确,组装和拆卸方便,总重量小于30g。测试结果表明整个系统可以达到如下的指标：亮度200000cd／m2,均匀度大于859／6,功耗小于6W,达到设计要求。