孤子效应分布式光纤传感器的理论分析

针对目前分布式光纤传感器的优缺点，提出利用孤子效应的拉曼散射分布式光纤传感器系统构想。研究了高阶孤子对分布式光纤传感器的作用，对系统的性能参数进行分析，并在现有器件水平上分析了实现的可能性和存在的难点。     

基于侧向耦合结构的准分布式光纤液漏传感器

针对现有的准分布式光纤传感测量技术复杂、精度不高且响应时间较慢等问题,设计出一种实时性高且成本更低的准分布式光纤传感器。传感器主要由柔性LED灯带和带有侧向耦合结构的聚合物光纤组成。侧向耦合结构被LED逐一照亮,形成一系列传感单元。光通过侧向耦合结构入射聚合物光纤中,当LED和耦合结构之间的介质改变时,耦合光强增加,光纤两端输出光强随之增加,则可将液漏事件转化为耦合介质改变来测量。结果表明,准分布式光纤液漏传感器具有检测和定位漏水信号的能力且定位精度小于等于10cm,实现了液漏检测和漏点定位的功能。     

白光干涉偏振模耦合分布式光纤传感器分析

分布式光纤传感器能够测量沿光纤长度上连续分布的外界量。用保偏光纤作为传感光纤的分布式光纤传感器,被测外界量引起保偏光纤中传播的两正交偏振模的相互耦合。用迈克尔逊干涉仪两臂光程差来补偿两个偏振模的光程差的方法探测传感信号。为了设计白光干涉偏振模耦合分布式传感器,根据统计光学原理分析了传感器的互相干特性。在此基础上分析了传感器的空间分辨力、光纤耦合点分辨力、最大传感光纤长度。波长1310nm、谱宽36nm的超辐射发光二极管(SLD)作光源．用色散参量为600ps／km,拍长3mm的保偏光纤的分布传感器空间分辨力和光纤耦合点分辨力分别为6cm和3mm。     

分布式光纤传感器在预应力结构健康监测中的应用研究

介绍了国内外分布式光纤传感器应用于桥梁等大型预应力混凝土结构进行安全监测的现状,讨论了光纤传感器在大型预应力等结构健康监测应用中的发展前景。     

分布式光纤传感器在预应力结构健康监测中的应用

 光纤传感器是近年来随着光导纤维技术的发展而出现的新型传感器,它具有抗电磁干扰能力强、安全性能高、灵巧便捷、使用方便等特点。光纤传感器的基本原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制区,在调制区内,外界被测参数与进入调制区的光相互作用,使光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化成为被调制的信号光,再经光纤送入光敏器件、解调器而获得被测参数。随着交通运输的发展而发展起来的近代桥梁,至今已有200多年的历史。1989年,美国首次提出将光纤传感器埋入混凝土建筑和结构中以后,英国、加拿大、日本、西班牙、韩国等一些国家相继在这一领域投入大量精力进行光纤传感器在混凝土结构中的应用研究。     

基于分布式光纤传感器的管道安全检测

输油管道在运行时存在着泄漏、堵塞等不安全事件,利用分布式光纤传感器检测管道泄漏、堵塞信号,可以实时检测管道沿途所发生的不安全事件.利用相关性法确定两个测试信号的延时便可计算不安全事件发生的位置.阐述了该检测方法的原理及定位方法,通过理论分析及试验表明该方法可以提高管道不安全测试的定位精度及灵敏度.     

偏振模耦合分布式光纤传感器的数值色散补偿

从理论和实验两个方面分析并验证了白光偏振耦合分布式保偏光纤传感器探测灵敏度与光纤双折射色散的关系。提出了一种色散补偿耦合强度的计算方法。该方法在忽略光传输中微弱损耗情况下,利用耦合点干涉包络面积在存在双折射色散情况下仍然保持不变这一特性,通过对干涉包络进行希尔伯特(Hilbert)包络提取和最小二乘非线性拟合得到干涉包络的面积,从而获得经过色散补偿后的偏振耦合强度值。实验结果表明,该色散补偿算法具有很高的准确性,尤其对短光纤,绝对偏差小于0.63 dB。     

掘金分布式光纤传感器百亿市场

2013年分布式光纤传感器市场市值达到了5.85亿美元(约合36亿元人民币)。据光纤传感器集团最新发布的研究报告预测,到2018年,这个市场总值可能将达到14.58亿美元(约合90亿元人民币),其中有70%来自石油和天然气行业。分布式光纤传感技术是在70年代末提出的,它是随着现在光纤工程中仍应用十分广泛     

分布式光纤超声传感器用于检测电缆接头放电故障

光纤传感技术的长距离传输和分布式检测的优势在电缆线路的状态监测领域具有很大的应用价值。利用相位敏感型光时域反射仪(Φ-OTDR)对电缆接头故障诊断中的局部放电进行研究。瑞利散射相干光信号具有随机特性,其方差变量可作为弱小超声信号的检测量。在电缆局部放电实验中,将5个光纤环传感器绕制在电缆接头上特定的超声监测点,以此来验证Φ-OTDR系统的分布式定位检测能力。实验同时对比了局部放电的电测法和光纤声测法的信号特征,并利用压电传感器来校正5个光纤环传感器的位置,以验证Φ-OTDR分布式光纤超声传感器在局部放电测量中的特性。     

耦合型光纤振动传感器实验研究

根据单模光纤耦合器的耦合比对耦合区长度变化敏感的特点,提出了一种耦合型光纤振动传感器,并设计了相应的解调系统对传感器的响应进行光电转换和信号处理.进行了静态和动态测试并给出了传感器在振动和冲击激励下的响应曲线,实验结果和压电传感器的测量结果相吻合.结果表明,耦合型光纤振动传感器不仅满足振动测量的要求,而且具有测量准确度高,制作简单,成本较低等优点.     

准确测量液位的反射式螺旋塑料光纤传感器

为消除工质成分和折射率（RI）对液位测量准确性的影响,利用低包层RI侧发光塑料光纤、反射镜、光纤固定杆和空气密封装置构建了反射式液位光纤传感器。首先,从理论及实验角度研究了光纤包层折射率对不同工质及不同折射率的同种工质液位测量的影响。然后,为了提高传感器灵敏度,研究了光纤螺旋直径和螺距对传感器灵敏度的影响。最后,研究了液位变化速率和工质温度对传感器响应特性的影响。研究结果表明,当工质RI大于光纤包层RI、液位变化速率为10～100 cm/min、工质温度变化范围为10～70℃时,传感器的输出与液位间具有线性关系。此外,测量结果不受工质成分、RI及工质液位变化速率的影响,传感器灵敏度可达0.0101 cm^-1,最大相对误差小于6.85%。     

波分复用串联的布里渊散射分布式光纤传感器

在一定分辨率和响应时间要求下，应用波分复用技术来串联布里渊散射分布式光纤传感器，解决了同时进行传感和通信存在的信号干扰.具体是采用波分复用来隔离传感光信号与通信光信号，同时应用光相干外差接收来分离传感与通信之间的电信号频谱.实现了两台布里渊散射分布式光纤传感器之间的串联，单台传感器的传感距离为25 km，串联后达到50 km.     

光纤布拉格光栅传感器应变传递双向耦合分析

粘贴于受弯基体表面的光纤布拉格光栅传感器测量应变与基体真实应变之间存在误差,因此研究光纤布拉格光栅传感器的变形机理、分析测量应变与真实应变之间的关系是目前的研究热点.首先研究光纤布拉格光栅传感器与基体之间的相互作用机理,然后,利用有限元解、实验值和理论解进行对比验证,并分析产生误差的原因.最后,通过参数分析研究弹性模量、厚度、粘结长度等参数对光纤布拉格光栅传感器测量效果的影响.结果表明有限元解、实验值和理论解具有相同的变化趋势,有限元解与理论解的误差在2%以内,测量值与理论解的误差在7%以内.平均应变传递率随着基体弹性模量的增大、粘结长度的增长而逐渐增大,随粘结层弹性模量的减小、粘结层厚度的增大而逐渐减小.该理论对应用于受弯基体应变测量的光纤布拉格光栅传感器的设计具有一定的指导意义.     

光纤法布里-珀罗复合结构折射率传感器的灵敏度分析

理论上推导了光纤法布里-珀罗复合结构传感器的反射光谱条纹对比度与外界介质折射率的关系,并分析了实验参数对传感器灵敏度的影响.利用化学腐蚀渐变折射率多模光纤制作了光纤法布里-珀罗复合结构折射率传感器,空气中的条纹对比度可达30 dB以上,折射率测量的灵敏度达45 dB/RIU(refraction index unit,简RIU)以上.实验结果与理论符合很好.通过理论和实验分析,提出了进一步提高传感器灵敏度的方法. 关键词： 光纤传感器 法布里-珀罗复合结构 折射率测量 灵敏度     

错位结构全光纤扭转传感器的研究

全光纤干涉仪具有结构简单、制作方便且灵敏度高的特点,近年来已广泛应用于各种传感领域。提出了一种基于多模光纤错位熔接于两单模光纤之间的全光纤干涉仪,并将其应用于矢量扭转测量。实验证明,若以强度解调,传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度分别为-0.225 dB/（°·m）和0.148 dB/（°·m）;若以波长解调,传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度则为-0.259 nm/（°·m）和0.222 nm/（°·m）。不管采用哪种解调方法,传感器在0～180°范围内的线性拟合度都大于97%。提出的全光纤扭转传感器结构简单且性能良好,可以用于建筑形貌及结构健康监控等工程应用。提出的全光纤干涉仪在未来还可用于其他领域的传感测量,如温度、曲率等。     

长周期光纤光栅气敏薄膜传感器结构优化

基于三包层长周期光纤光栅模型,研究了包层表面涂覆一层溶胶凝胶气敏薄膜的长周期光纤光栅化学传感器的灵敏度Sn与薄膜光学参量(折射率n3和厚度h3)和光纤光栅结构参量(光栅周期、折变量和光栅长度)之间的关系。采用最优化数值方法,找到了获得高灵敏度所需的最佳膜层光学参量和光栅结构参量。理论计算表明,该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达10-8。实验上制作了对乙醇气体敏感的传感器,并证实了传感器结构优化的必要性。     

基于拉丝塔光纤光栅的准分布式温盐传感器

提出了一种基于拉丝塔光纤光栅（DTG）的准分布式温盐传感器,可以同时测量海水的温度和盐度。该传感器由多个聚酰亚胺（PI）涂敷DTG和无涂敷DTG串联构成,PI涂敷DTG作为盐度传感组件,盐度的变化会导致聚酰亚胺涂层吸收或释放水而产生膨胀或收缩作用,进而引起光纤光栅中心波长的漂移。温度串扰可以通过使用无涂敷光纤光栅中心波长的变化来补偿。实验结果表明,该传感器能实现温度和盐度的实时测量,对温度和盐度的变化表现出线性响应,且具有良好的重复性。其中,盐度灵敏度平均为-5.58 pm/（mol/L）,温度灵敏度平均为10.02 pm/℃。由于拉丝塔光纤光栅的超弱反射特性,该方法可以实现大规模海水温度和盐度的准分布式测量,在海洋工程中有一定的应用前景。     

超长距离分布式光纤振动传感器的并发事件信号重构方法

针对超长距离分布式振动检测传感器在复杂地表振动环境下性能指标下降的问题,提出了借鉴雷达信号处理技术领域脉冲分选技术的振动信号特征分析提取、分选和融合方案,实现了对并发振动随机混合信号的同源振动的信号分选和事件的恢复重构。对两起和四起并发事件进行了现场测试,传感器检测和报警结果准确。为超长距离分布式光纤振动传感器在复杂地表振动环境下的应用提供了可能。     

超长距离分布式光纤振动传感器的并发事件信号重构方法

针对超长距离分布式振动检测传感器在复杂地表振动环境下性能指标下降的问题,提出了借鉴雷达信号处理技术领域脉冲分选技术的振动信号特征分析提取、分选和融合方案,实现了对并发振动随机混合信号的同源振动的信号分选和事件的恢复重构。对两起和四起并发事件进行了现场测试,传感器检测和报警结果准确。为超长距离分布式光纤振动传感器在复杂地表振动环境下的应用提供了可能。