超外差干涉绝对距离测量研究综述

近几年来，基于多波长干涉理论的绝对距离测量技术取得了很大的进展。其中，超外差绝对距离干涉测量可以克服光学元件引起的模耦合误差，这是普通的外差干涉测量所不能避免的。超外差测量还能够实现合成波长相位的实时检测。本文简要介绍了多波长干涉测量（也叫小数重合法）的基本原理，论述和分析了超外差干涉测量的原理，指出了超外差测量的优点。最后，对超外差测量的方案进行了综述，并指出了它们在实际测量中的特点。     

半导体激光微小振动实时干涉测量仪

设计了一种半导体激光干涉测量仪,可以实时测量物体的微小振动。通过信号处理电路对干涉信号进行分析,得到实际振动的振幅和频率。给出了具体的理论分析,实验结果验证了该干涉仪的实用性。     

基于光纤白光干涉测量技术的折射率测量仪

设计了基于光纤白光干涉测量技术的折射率测量仪,用来测量尺寸较小、形状简单的透光材料折射率。与传统折射率检测方法相比较,光纤折射率测量仪具有设备尺寸小、测量精度高、操作简易、便于携带等优点。实验测得某种石英玻璃的折射率值为1.464,与标准值偏差为0.02,误差为1.4%;测得某种普通玻璃的折射率为1.502,与标准值偏差为0.002,误差为0.1%;测得K9玻璃的折射率为1.507,与标准值偏差为0.009,误差为0.6%。     

全光纤速度测量仪的研究

本文提出一种由单膜光纤及其无源器件构成的全光纤速度测量仪。在具体分析该测量仪的工作原理基础上研制了一套实用的速度测量系统,并且将该干涉仪与传统的迈克尔逊速度干涉仪进行了比较。将其应用于喇叭的振动测量中,获得了稳定的、可重复的实验曲线。     

大尺寸绝对距离测量的现状及发展

大尺寸绝对距离测量技术是解决工业生产中大型零件高精度测量的重要手段。本文介绍了该技术的基本原理及国内外发展现状，并对影响测量精度的三个重要因素作了分析和讨论，并预言超短波Ｘ激光、自适应光学及集成光学技术将会在该领域得到广泛应用     

干涉光纤电流传感器

提出了一种新型的高压电流光纤传感器,由Sagnac干涉仪和光路构成,采用Labview编写虚拟仪器的测试端软件。该系统利用法拉第效应,借助电子电路,获得干涉后输出光强信号中一次谐波成分,就可以将高压母线中待测电流的大小和相位分量测出。由于采用的新颖的双光路设计,与通常的干涉仪相比该系统的动态测量范围扩大数百倍,而且系统不受外界缓变量的影响。     

一种新型多波长绝对距离干涉测量系统的研究

介绍了一种新型多波长绝对距离干涉测量系统。系统采用633nm的双纵模He-Ne激光器和629nm的He-Ne激光器,组成三级合成波长链对较大距离进行精密测量,并作了误差分析。系统采用高稳定度的声光晶体对各波长分别进行偏频,再用外差探测法测量出光束通过参考光路和测量光路后的位相差。简要介绍了629nm的He-Ne激光器的设计方案。     

基于光纤三波长激光自混合干涉的绝对距离测量系统

研究了一种基于光纤三波长激光自混合干涉的绝对距离测量系统.系统中的光纤激光器包含三个独立的激光谐振腔,每个激光谐振腔都有作为增益介质的掺铒光纤,三个激光谐振腔利用光纤光栅作为反射镜及波长选择元件,光纤激光器能同时发出无模竞争的频率和功率都稳定的三波长激光.利用三波长激光的自混合干涉,以及干涉信号的相位小数重合方法,实现绝对距离测量.为实现绝对距离测量,三个波长中两相邻波长间距应为相等.实验中,两相邻波长间距约为10nm.系统对公称高度为11mm修正值不大于2.7μm的台阶高度进行测量,测量结果为11.000 059mm.对13.000 090mm绝对距离重复测量20次的标准差为4.4nm.     

光纤连接器端面几何参量自动测量仪

报道了一种高精度测量光纤连接器端面几何参量的自动测量仪。叙述了光纤连接器的端面几何参量的测量原理。由光纤连接器端面形貌和纤芯中心坐标,可以高精度得到曲率半径、顶点偏移量、端面倾斜角和光纤高度等影响连接器性能的关键端面几何参量。该仪器体积小,自动化程度高,用户界面友好,使用方便,可测量物理接触、角度式物理接触等类型的光纤连接器端面几何参量。实际测量证明,该测量仪有很好的重复测量精度。该测量仪与美国Dorc公司ZX-1 mini PMS测量仪和Norland公司NC3000测量仪相比,测量精度水平相当。该仪器样机已通过华东国家计量测试中心的测试。     

基于白光扫描干涉法的光纤折射率分布的测量

提出了一种光纤折射率分布的测量方法,采用白光扫描干涉技术,并在参考镜上构造与光纤样品相同的结构来克服白光相干长度短的限制,优化了光路,提高了干涉条纹间的对比度.采用与白光干涉信号的包络线呈高斯分布的Morlet小波作为小波变换的母小波进行拟合处理,得到光纤与已知折射率的匹配液之间的相对高度.通过计算获得光纤的折射率分布...     

Optic Fiber Interferometer for Absolute Distance Measurement

1.IntroductionAbsolutedistancemeasurementisfarfromanewtopic.However,itisstillafieldstimulatinggreatinterestsnowadaysduetoitSimportantroleinmanufacturingandassembly['J.SincethegreatsuccessachievedbyMichelsonandBenoitwhentheyfirstdevelopedaninterferometertodeterminethestandardmeterintermsofthemonochromaticredcadmiumline,theopticinterferometerhasbeenprovedtobeoneofthemostpreciseandefficientwayindisplacementmeasurementbecauseofitshighdiscriminationandsimplestructure.However,thetraditionalinterfe…     

基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤气体传感器理论

提出了一种基于马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的光纤气体传感器。由于Mach-Zehnder干涉仪具有抑制光源噪声和模式噪声的特点,在高精度测量中越来越受到重视。在干涉仪的传感臂上涂有对待测气体敏感的薄膜,由于气体与敏感层的作用,导致光纤纤芯折射率发生变化,两臂的相位差发生变化,并引起干涉仪输出光强的变化和干涉条纹的平移,平移量与气体浓度对应。根据杨氏双缝干涉的理论,利用MATLAB对该研究进行计算机仿真,绘制出单色光的杨氏干涉图样和光强分布曲线,及气室中通入一定浓度的待测气体使干涉图样产生平移。     

光纤干涉测距中光程定位的研究

提出一种由定位干涉仪和测量干涉仪组成的光纤干涉绝对距离测量方法;并用标准长度光纤实现光程倍增以增大测量范围;重点讨论了用脉冲电流调制的准单色光源实现光程定位的方法及其精度。通过理论分析和仿真实验,定位重复性误差优于±1μm。     

Michelson干涉仪式光纤空气声传感器

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38 rad/Pa,实测灵敏度为1.5 rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7 μPa,即9.5 dB.传感器在20～300 Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.     

一种光纤干涉式高压电流传感器的设计

设计了一种结构简单的光纤干涉式电流传感器，给出了其数学模型，并用实验验证了该系统的可靠，与其它光纤电流感器相比，该传感器高压侧无需电源，特殊的光路使得它的测量范围大大增加，并且对缓变的干扰信号（如温度）不敏感。     

Temperature-Induced Changes of Sensitivity in the Unbalanced Hi-Bi Fiber Sagnac Interferometer

A temperature sensor based on the unbalanced Hi-Bi fiber Sagnac interferometer is analyzed in the temperature interval 15 250 C. It is shown that the sensitivity of such a sensor exhibits irreversible changes at temperatures higher than 200 C. To achieve this, it is proposed to anneal the fiber at 200 C for 1.5 h to avoid hysteresis and extend the measured temperature interval. Measurements were done for the polymer-coating-induced birefringence and the residual stresses causing hysteresis. It is also shown that the sensor sensitivity is reduced by 27 % when stresses are removed.     

基于二阶Loyt-Sagnac干涉仪的灵敏度增强温度传感器

通过在基于高双折射光纤Sagnac干涉仪的Sagnac环内增加一段高双折射光纤并控制两段高双折射光纤的熔接角度,设计制作了二阶Loyt-Sagnac干涉仪结构.利用Jones矩阵对反射谱特性进行了理论推导,对光束入射角度和高双折射光纤长度进行了优化,并对两种结构的干涉仪温度传感器进行仿真和实验.仿真结果表明,利用二阶Loyt-Sagnac干涉仪结构的游标效应,能提高其作为温度传感器时的灵敏度;实验结果证明,单段Sagnac环干涉仪温度传感器灵敏度为-1.46nm/℃,而使用二阶Loyt-Sagnac干涉仪的温度传感灵敏度为-17.99nm/℃,提高了约12.32倍.     

基于匹配光纤光栅法布里-珀罗干涉仪的应变解调方法

提出并实验验证了一种基于匹配光纤光栅法布里-珀罗干涉仪的应变传感器解调方法,该方法综合了光纤法布里-珀罗干涉技术和匹配光纤光栅滤波法的优点.通过半导体制冷片和压电陶瓷组成的闭环负反馈控制系统,精确调节匹配光栅法布里-珀罗干涉仪的温度和应变,有效解决了光栅法布里-珀罗干涉仪的失配问题,从而保证系统静态工作点处于最佳匹配位置,同时能够避免探头因环境温度波动导致的测量误差.实验结果表明,该系统能够响应50~800 Hz的输入信号,应变最小分辨力至少为0.4 nε/Hz^1/2,解调灵敏度高,且不受环境温度波动的影响,因而在动态应变或振动测量中具有较高的实用性.     

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.     

迈克尔逊干涉仪测波长的一种便捷方法

提出了迈克尔逊干涉仪测波长的一种便捷且精确的测量方法。利用自制的光电计数及电机控制装置,在短时间内无须任何数据处理便可由计数器直接读取待测光源波长值。该方法不仅实现了条纹的全自动计数,又简化了干涉仪繁复的读数环节,更消除了仪器的零点误差。