光纤microphone的理论与实验研究

本文提出了一种新型的反射式光纤ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ ,它把反射式光纤传感探头应用于传统的麦克风上,来实现对声波的调制．本文从理论和实验两方面给出了反射式光纤ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ的光强调制函数,并对反射式光纤ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ系统进行了研究．     

光纤声传感器的实验研究

采用Y型光纤传感探头结构设计了反射式光纤声传感器.该传感器利用反射式强度调制方式实现声音对光的外调制,在完成声光转换的同时可对音频信号进行滤波处理.根据薄膜振动理论分析了弹性膜片的固有频率和基频.对光纤声传感器系统的测试结果表明,输入电流超过40 mA后,发光管的发光功率与输入电流呈良好的线性关系.     

光纤传感器实验研究

本介绍了利用光纤传感器测量位移与振动的实验研究，并提出了扩展实验内容。     

光纤加速度传感器研究进展

光纤加速度传感器与传统加速度传感器相比，不但能抗电磁干扰，而且体小、质轻、动态范围宽、精度高、能在恶劣环境下工作，因此受到各先进国家军事与商业领域的极大重视，各种实用的光纤加速度传感器不断涌现。主要有光强调制型和相位调制型两大类。光强调制式有反射式、透射式和偏振式等等。相位调制式有Ｍａｃｈ－Ｚｅｎｄｅｒ干涉仪、Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ干涉仪和Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉仪。有一维的，也有二维的；有与水听器组合在一起的，也有与光纤陀螺仪组合的光纤加速度传感器。最小的已经做到２．５ｃｍ长，直径仅０．２５ｍｍ；测量精度已能达到１μｇ；共振频率可达到１０ｋＨｚ。为了克服温度不稳定性对测量精度的影响，人们采用了３×３耦合器解调法，双光路法，由单臂式改成推挽式等。一旦关键技术得以克服，光纤加速度传感器将会在惯性导航和其它领域发挥更重要的作用。本文将分别介绍目前各种类型光纤加速度传感器的结构、特点、走向实用化存在的问题。     

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。     

一种高稳定、高分辨率的光纤位移检测系统

介绍一种大量程、高分辨率、高稳定的光纤传感位移测量系统。该系统基于反射式强度调制机制,由光发射机、传感器、光接收机三部分组成。系统通过采用调制、解调、窄带滤波,信号支路和参考支路双通道相比测量等技术措施,来保证系统的高稳定性和高分辨率。实验还表明测量中应尽量使用朗伯特平面作为光反射面,以解决二次安装的重复性问题。     

反射面形状对光纤位移传感器光强调制特性的影响

为了分析反射面形状对单模光纤照射的光纤位移传感器光强调制特性的影响,建立了反射面不为平面时的光强调制特性函数模型.该模型基于单模光纤出射光场为修正近似高斯分布假设,通过引入反射面形状因子,分析了反射面形状因子对光强调制特性的影响规律.仿真结果表明,随着凹形反射面曲率半径值的增大,传感器特性曲线的前坡无显著变化,而后坡灵敏度增大,线性范围减小;随着凸形反射面曲率半径值的增大,传感器特性曲线的前坡仍无显著变化,而后坡灵敏度减小,线性范围增大;当曲率半径增大的一定值时,反射面的非平面性影响较小,其作用趋近于平面.     

反射面形状对光纤位移传感器光强调制特性的影响

为了分析反射面形状对单模光纤照射的光纤位移传感器光强调制特性的影响,建立了反射面不为平面时的光强调制特性函数模型.该模型基于单模光纤出射光场为修正近似高斯分布假设,通过引入反射面形状因子,分析了反射面形状因子对光强调制特性的影响规律.仿真结果表明,随着凹形反射面曲率半径值的增大,传感器特性曲线的前坡无显著变化,而后坡灵敏度增大,线性范围减小|随着凸形反射面曲率半径值的增大,传感器特性曲线的前坡仍无显著变化,而后坡灵敏度减小,线性范围增大|当曲率半径增大的一定值时,反射面的非平面性影响较小,其作用趋近于平面.     

光纤光栅水位传感器的理论模拟与实验研究

研制了一种光纤光栅水位传感器.采用三维有限单元法,对传感器的结构型式进行优化分析,得到水位与光纤光栅中心反射波长之间光 力转换的线性关系;制作了传感器模型,对模型的光 力转换关系进行了测试,实验结果与理论结果基本一致.该传感器经多次改进,通过试用,可用于工程检测.     

光纤麦克风传感探头设计的理论分析

鉴于光纤传感器具有体积小、结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰且光纤本身的低损耗、耐腐蚀和安全可靠等优良特性,将光纤传感器应用到麦克风中可使麦克风的体积显著降低而灵敏度和抗电磁干扰性显著提高。提出一种新型反射式光纤麦克风的设计方法,采用Y形单根多模反射式光纤传感探头结构形式,给出了光纤麦克风的系统框图。由光纤出射光场分布理论出发,给出弹性膜片在声场作用下,中心形变大小h与出射光光强调制函数I(Z″)的关系。根据实际应用中有关参数的取值,用Matlab软件模拟出膜片形变后变形量h与光强调制函数I(Z″)的关系曲线。     

四端光纤补偿网络的理论分析

强度干扰是阻碍强度调制光纤传感器发展及应用的关键问题.研究表明,光纤网络补偿方法对抑制强度干扰是一种行之有效的方法.作者经过深入的研究,提出了一种先进的四端光纤补偿网络结构.本文对四端光纤补偿网络进行了全面、系统的分析,揭示了网络的特性.这对于强度调制光纤传感器的发展及应用具有重要的意义.同时,对于强度调制光学测量系统也具有一定的意义.     

超高压光纤压力传感器理论和实验研究

本文提出了一种新型超高压光纤压力传感器.并用一种几何光学计算方法,用来计算该传感器的耦合系数曲线.在此基础上,设计并加工出一种具有新特点的超高压光纤压力传感器.这种传感器的实验研究结果与理论分析一致.     

一种光纤位移传感器中的参考光纤

本文介绍了一种强度反射式光纤位移传感器，其探头是由几根排列后的光纤构成，其中的一根光纤作为参考光纤。主要分析了参考光纤在该传感器中的独特作用，既提高传感器的稳定性和抗干扰能力，又改善输出信号的线性和增大量程范围。     

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．     

光纤浓度传感器的实验研究

本文报道了采用光谱吸收法测量气体吸度的光纤传感器系统。在该系统中,可调谐的激光二极管作光源,几何长度0.8832m的怀特池作为吸收池。对CH₄气体的测量灵敏度达3.7×10^-9,还介绍了达到这一探测灵敏度的信号调制与探测技术,理论上对该系统的最小可探测压强作了估算。     

光纤小位移传感器实验

本文介绍了光纤小位移测量原理，并利用微机作了光纤小位移传感器的标定和校验。     

闭环光纤陀螺死区及光功率交扰误差的研究

数字闭环光纤陀螺引入的死区问题限制了其向更高性能惯性导航系统的应用。采用数学模型分析了数字闭环光纤陀螺死区的成因是反馈相关误差干扰,通过simulink仿真工具对死区现象进行了仿真,对比陀螺死区测试对模型进行了验证。以此为基础提出了电光合串扰造成死区的干扰模式,分析了干扰误差源的信号频域特征并使用频谱分析仪对受干扰的光功率信号进行了相关频点的测试,同时对比了干扰抑制后无死区的光功率信号相关频点的测试结果。通过抑制相关误差前后的测试结果对比,验证了与数字闭环反馈阶梯波相关的误差输入是死区形成的根本原因,除了电路交叉耦合之外,电路对光强的调制干扰也会造成死区问题。在采用针对干扰信号频率特性的退耦及PCB设计后,闭环光纤陀螺死区由0.2/h降低至0.02/h,满足系统应用需求。     

光纤光栅压力传感器的理论建模及实验研究

鉴于压力传感器为工业生产中压力监控的一种必不可少的设备,分析了光纤光栅中心波长与光纤光栅应变之间的关系,阐述了带有硬中心的圆形膜片受到均匀压之后,膜片中心的挠度与压力之间的数学关系。在此基础上设计了圆形膜片作为流体压力转化光纤光栅敏感物理量的元件,并结合辅助元件完成对光纤光栅传感器组装,建立了传感器输入输出之间的线性数学模型。通过实验验证传感器线性度和重复性,运用数学计算得出了光纤光栅压力传感器各项参数,灵敏度Km=-0.658 nm/MPa,初始波长0=1 578.441 nm,为后期传感器稳定性作好了铺垫。     

一种用以提高强度型光纤传感器稳定性的新方法

本文描述了一种Beheim的改进型方案,用以提高强度型光纤传感器的稳定性,可用于多种物理量的测量.给出了应用于相对位移测量的实验结果.     

双涂层光纤应变传感器的理论与实验研究

对带有聚合物涂敷层和缓冲层的光纤应变传感器的力学特性进行了研究,建立了双涂层光纤与基体材料相互作用的线弹性理论模型.理论研究表明：在小半径近似条件下,双涂层光纤的力学传递特性决定于涂覆层和缓冲层的弹性模量的相对值;当缓冲层的弹性模量远大于涂覆层时,其作用可忽略.实验中,将光纤传感器埋入基体材料内部,利用白光干涉应变测量方法,对平均应变传递系数进行了实验研究.实验结果与理论仿真具有较好的一致性.