基于薄芯光纤模态干涉技术的折射率 传感特性实验研究

报道了一种具有微结构缺陷的折射率传感器,并对其折射率特性进行了实验研究.将一部分薄芯光纤熔接于标准单模光纤中,由于插入的薄芯光纤和单模光纤纤芯失配,导致包层的高次模被激发并与纤芯模在单模光纤内形成干涉仪.通过减小薄芯光纤的包层直径,以增强包层中的传输模在环境中的倏逝场,从而提高对环境折射率测量的灵敏度.实验表明,该折射率传感器具有损耗低、成本低、灵敏度高和线性度好等特点.     

Fiber-optic refractive-index sensors based on transmissive and reflective thin-core fiber modal interferometers

We present a new fiber-optic refractive-index sensor based on a fiber modal interferometer constituted by a thin-core optical fiber, whose cut-off wavelength is around three times shorter than normal single-mode fiber. In such a core diameter mismatching structure, the high-order cladding modes are efficiently excited and interfere with the core mode to form a high extinction-ratio filter (>30 dB). Both transmissive and reflective thin-core fiber modal interferometers are experimentally demonstrated, and show a high sensitivity to a small change of external refractive-index (>100 nm/R.I.U.), but a low sensitivity to the change of temperature (<0.015 nm/°C). Such a fiber device possesses an extremely simple structure, but excellent refractive-index sensing properties, and thus is an ideal candidate for fiber-optic biochemical sensing applications.     

双接收光纤传感器的特性函数

分析了两种双接收反射式光纤传感器,理论上给出了其调制特性函数的解析表达式,并与试验结果进行了对比。     

光纤移频分布式布里渊光纤传感技术

提出了一种利用布里渊光纤环形腔移频技术实现分布式光纤布里渊传感的方法.该方法基于布里渊光时域分析法原理,将一束单纵模运转激光器输出的激光分为两束;一束光入射布里渊光纤环形腔中产生窄线宽的受激布里渊散射光作为斯托克斯光,另一束光经过低频相位调制后作为泵浦光;斯托克斯光和泵浦光分别相向入射进入传感光纤,通过测量布里渊谱得到...     

Sagnac/Mach-Zehnder分布式光纤传感系统探测及定位理论分析

利用3×3耦合器解调算法实现对光纤沿线破坏行为的探测及预警.在确定破坏行为发生的基础上,通过将光源切换为窄带光源,使Mach-Zehnder干涉系统工作.利用互相关方法实现对破坏行为的精确定位.详细介绍并分析了该方法的系统光路和探测定位原理.     

双弹簧管光纤差压传感器

设计了一种利用对称反转连接的双弹簧管作为差动压力传感元件,进行差动压力测量的光纤传感器.这种光纤传感器是在通用光纤传感设计实验系统的基础上,利用三光纤反射调制技术,实现光源强度的变化和光纤中光功率损耗的变化以及反射率的变化自动补偿的.理论上,分析了这种反转对称差压传感弹性元件在使用过程的优点,给出了三光纤补偿理论分析方法.实验上,获得了该光纤差压传感器的线性输出测试结果.     

单模光纤相移DSPI测量二维面内位移的方法

本文提出将相移技术应用于2-D面内位移场的分离,用单模光纤相移数字散斑干涉计量技术快速、定量地同时测量2-D面内位移场。     

光纤移频分布式布里渊光纤传感技术

提出了一种利用布里渊光纤环形腔移频技术实现分布式光纤布里渊传感的方法.该方法基于布里渊光时域分析法原理,将一束单纵模运转激光器输出的激光分为两束|一束光入射布里渊光纤环形腔中产生窄线宽的受激布里渊散射光作为斯托克斯光,另一束光经过低频相位调制后作为泵浦光|斯托克斯光和泵浦光分别相向入射进入传感光纤,通过测量布里渊谱得到光纤温度或应变.利用该方法可将十几GHz的微波频率转化为兆赫信号频率进行探测处理,仅需一台激光器,因此系统结构简单、成本低,还可减小激光器频率波动对测量准确度的影响.实验验证了该方法的可行性.     

OCDMA系统中2-D码和3-D码

光码分多址(OCDMA)技术主要应用在接入网中。设计大容量的地址码是该技术实用化的前提。本文在构造2 D素数码的基础上提出了一种用于OCDMA系统的空域/频域/时域3 D地址码。这种码基于素数序列运算。理论分析和数学计算结果表明，3 D码比2 D码的容量更大，系统带宽效率更高，误码率(BER)更低，表现出的性能更好。     

BOD光化学传感敏感膜荧光响应的研究

利用自行构建的BOD光纤传感装置对海水中BOD含量进行了检测,考察了海洋耗氧菌种在四甲基硅氧烷(TMOS)、二甲基二甲氧基硅烷(DiMe-DMOS)和聚乙烯醇(PVA)包埋情况下,对BOD的荧光响应行为以及耗氧菌种的加入量对BOD浓度的响应情况。传感膜对5 mg·L-1 BOD溶液测定的相对标准偏差为1.2%(n＝6),响应时间为3.2 min,敏感膜使用寿命大于12个月。实际海水样品检测表明,利用BOD光纤传感检测的结果与国标BOD₅方法,存在较好的一致性。     

Optimisation of the light transmission and irradiance distribution of an aspherical lens for 3-D time-of-flight sensors

The irradiance distribution and power transmission in a 3-D sensor, which is based on the principle of time-of-flight (TOF) and uses modulated active illumination, should be optimised because of a large light energy damper and low signal-noise ratio at the receiver detector array. A numerical design of a spherical–aspherical lens with large numerical aperture has been presented to generate a homogeneous irradiance on a measure object from an LED source. Based on the design and analysis of reflection loss, optimisations have been taken to maximise the optical transmittance of the lens. The results show that the total transmittance can be improved by optimising the shape and material of the lens.     

基于光纤应力传感的山体滑坡监测系统研究

介绍了一种基于光纤应力传感的山体滑坡预警监测系统。阐述了分布式光纤应力传感原理与滑坡体内应力监测方法,设计了应力测量范围0-15Mpa,空间分辨率2m,测量距离1km的山体滑坡监测系统,并实验验证了监测方法的可行性。     

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.     

二维阵列狭缝阿达玛光谱仪波长准确度研究

二维阵列狭缝模板是阿达玛编码模板的一种新的设计思想,分析了模板上同列狭缝的加工误差对仪器波长准确度的不利影响,在此基础上,给出了减少同列狭缝高度、垂直光谱维方向上位置不一致性误差对仪器波长准确度影响的方法,以及同列狭缝在光谱维方向上位置不一致导致解码所得谱线产生的光谱偏移量的粗略估计方法,并建立模型进行仿真,计算了当模板上某列狭缝存在宽度、光谱维方向上位置不一致性误差时,解码所得其他各列狭缝谱线分布上测量误差的大小,根据仿真结果可以初步确定模板的加工精度。通过该研究有助于合理设计MEMS(微机电系统)二维阵列狭缝模板,获得对系统误差的有效补偿,提高仪器的波长准确度。     

二维R—N型声光光学双稳态

本文在理论上给出了对二维R-N(喇曼-奈斯)型声光作用的光学双稳系统普遍适用的动态方程,并由此导出了该声光光学双稳系统的稳态解,借助于计算机给出了取(1,0)级作为反馈级次情况下的几个级次输入～输出关系曲线,并对此进行了稳定性分析;在实验上对该理论进行了验证,实验结果与理论相符.     

温度对光纤法-珀液位传感器腔深度的影响与补偿

在深入研究温度对光纤法-珀液位传感器腔深度影响的基础上,提出一种特别的腔结构设计,可以几乎完全补偿温度对F-P腔深度影响,使得腔的温度稳定性很好.这种压力式全光型光纤液位传感器的安装非常方便,特别适合于对已有的装载易燃易爆物质的大型油罐、储液罐等进行自动化监测与管理,也适合于一般工业生产与生活中液位的精密监控.     

Improvement of measurement range of optical fiber displacement sensor based on neutral network

By studying the output characteristics of random type optical fiber displacement sensor and semicircular type optical fiber displacement sensor, a sensor of new structure was designed. Using the ratio of the two output signals as the output of the whole system, the measurement range was enlarged, the linearity was improved, and the errors of reflective and absorbent changing in target surface are automatically compensated. Meantime, an optical fiber sensor model of correcting static error and linearizing the output curve based on BP artificial neural network was set up. The intrinsic errors such as fluctuations in the light, circuit excursion, the intensity losses in the fiber lines and the additional losses in the receiving fiber caused by bends were eliminated. By discussing in theory and experiment, the error of nonlinear is 2.9%, the measurement range reaches to 3.0 mm and the relative accuracy is 2%. This kind of sensor offers such advantages as no electromagnetic interference, simple construction, high sensitivity, good accuracy and stability.     

基于单光纤对模型的光纤束调制函数的建模与仿真

基于单光纤对光强调制特性的函数表达式,建立了双束型光纤束的调制函数,并引入一个虚拟轴间距参量,建立了随机型光纤束的光强调制函数.同时又在视内圈光纤束为单根粗光纤的情况下,建立了同轴I型和同轴型光纤束的光调制函数.在随机型和同轴型光纤束模型的基础上建立了双圈型(DC)和同轴随机型(C-R)光纤束的光调制系数.最后对上述光纤束的调制特性函数进行了计算机仿真实验.     

Experimental Study on Optic Fiber Sensing System for Simultaneous Measurement of Curent and Voltage Using One Lo-Bi Fiber

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｔｈｅｌａｓｔｆｅｗｙｅａｒｓ，ｃｕｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄｏｎｏｐｔｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ａｎｕｍｂｅｒｏｆｑｕｉｔｅｄｉｆｅｒｅｎ...     

分布式光纤布里渊散射温度传感实验系统

提出一种基于布里渊光时域反射计法的分布式光纤布里渊散射温度传感系统.光源采用窄谱半导体激光器.声光调制器将光源调制成窄脉冲,并由高增益光纤放大器放大,产生高功率光脉冲信号,提高了自发布里渊散射信号的强度.采用双通马赫-曾德干涉仪将布里渊散射从瑞利散射中分离出来,在一段4.25 km长的光纤上进行分布式温度传感的实验研究.双通马赫-曾德干涉仪对瑞利散射进行了很好的抑制,得到了比较纯净的随温度变化的布里渊散射信号.