等芯径等间距三光纤补偿式位移传感器的实验研究

介绍了补偿式光纤位移传感器的结构和原理,实验测量了等芯径等间距光纤位移传感器的输出特性和位移的关系. 结果表明:2根接收光纤各自的线性范围小,补偿后的光纤位移传感器不仅能改善测量的线性度,而且能在一定程度上放大传感器的线性测量范围. 补偿式光纤位移传感器采用等芯径等距离方式可以有效地消除光源输出强度波动、表面反射率不同和光纤传输损耗对输出特性的影响.     

基于反射法的光纤位移 振动传感器优化设计

采用非相干光作为光源,以平面镜为反射面,对光纤位移 振动传感器的性能进行研究。推导出光纤输出功率与测量距离的解析表达式,并详细探讨了不同光纤半径、光纤数值孔径、发射光纤和接收光纤间距、发射光纤和接收光纤轴线夹角下输出功率比与测量距离之间的内禀关系。仿真结果表明:光纤半径越小,光纤间距越大,可以测试的距离范围越小;光纤数值孔径、光纤轴线夹角越小,可以测试的距离范围越小。通过分析不同情况下,输出功率比随测量距离变化的关系,可以在实际工程应用中根据测量需要选择设计合适的传感器。此外,还对测量误差进行了分析,得到光纤轴线夹角越小,测量距离的范围越大,误差率越小,当光纤轴线夹角为0.25时,误差率约为1%。     

基于光纤输出光斑旋转的位移传感器

实验设计了两个光纤环,减小光纤环1的半径使光纤发生宏弯损耗,获得两光斑。此时再压缩光纤环2,发现两光斑整体随光纤环2的受压位移在一定受压范围内表现出了很好的旋转性。通过两光斑旋转角度随光纤环2受压位移的一一对应关系,经实验数据处理获得了光斑角度与线圈受压位移存在一定范围的线性关系。同时实验分析了光纤环2的直径和光纤环2的紧绕圈数对压缩位移灵敏度的影响。     

可用于建筑结构检测的分布式光纤形变片

本文在光时域反射计(OTDR)和光纤形变片的基础上,提出了一种分布式光纤传感器-分布式光纤形变片.该检测方法属于OTDR的损耗调制法,即通过测量粘贴于光纤形变片上的光纤弯曲损耗来获取测量点的应变量或位移量.作者分别在微位移架和悬臂梁进行了位移检测和应变检测,结果表明该分布式光纤形变片提供了一种可检测应变量与位移量的检测方法.值得注意的是,该分布式光纤形变片的传感网络采用时分复用的总线拓扑,能在一根光纤上同时检测多个检测点的变化.     

具有温度补偿的光纤位移传感器

位移测量是结构健康检测的重要参量之一.本文提出了一种双悬臂梁粘贴光纤光栅的位移传感器,它将位移变化转换成两只光纤光栅的波长移动,实现对位移量的绝对测量.通过引入对称补偿光纤光栅的方法解决了温度与位移交叉敏感的问题.推导了位移传感器的工作原理,完成了相关实验,并分析了传感器所产生误差的来源.实验结果表明,在量程为20 m...     

可用于建筑结构检测的分布式光纤形变片

本文在光时域反射计（OTDR）和光纤形片的基础上,提出了一种分布式光纤传感器－分布式光纤形变片,该检测方法属于OTDR的损耗调制法,即通过测量粘贴于光纤形变片上的光纤弯曲损耗来获取测量点的应变量或位移量,作者分别在微位移架和悬臂梁进行了位移检测和应变检测,结果表明该分布式光纤形变片提供了一种可检测应变量与位移量的检测方法,值得注意的是,该分布式光纤形变片的传感网络采用时分复用的总线拓扑,能在一根光纤上同时检测多个检测点的变化。     

光纤双向应变-位移点式传感器

选择不同间距的基片自由端和不同长度的自由悬垂光纤研制了利用光纤弯曲损耗的光纤双向应变-位移传感器.该传感器可分别用于测量应变和位移.实验表明:悬臂梁上的应变标准误差约为～26 με.微位移架上的位移标准误差约～0.06 mm.基本满足建筑结构对测量精度的要求.     

反射式光纤位移传感器应用设计实验

基于光的反射原理并结合光纤传感器的特点,设计了反射式光纤位移传感器应用设计性实验.利用反射式光纤传感器测量微小位移的原理,通过测量输出电压与位移的关系确定工作点,测得表面柤糙程度不同的真假钞的输出信号,从而实现对纸币的真假识别.     

三阶色散影响下皮秒孤子间的相互作用

对色散位移光纤中三阶色散影响下皮秒孤子之间的相互作用进行数值计算,结果表明该类光纤中孤子之间的相互作用比常规光纤中严重,前者对通信系统性能的影响比后者更大。为此,本文还就色散位移光纤孤子间相互作用的抑制问题提出了新的建议。     

全光纤位移干涉技术在SHPB实验测量中的应用

为直接测量霍普金森压杆加载下试样径向应变位移,提出了一种稳幅输出的新型全光纤位移干涉技术。该技术采用半导体光放大器与掺饵光纤放大器的组合对来自试样表面的反射光进行动态饱和式放大。理论研究表明,该新型全光纤位移干涉仪能够输出振幅稳定的干涉信号,消除试样表面反射光强变化对位移测量精度的影响。实验结果表明,新型全光纤位移干涉仪能够实现对霍普金森压杆加载下试样弹性应变和塑性应变的高精度非接触测量。     

Simultaneous Measurement of Particle Size and Particle Velocity by the Spatial Filtering Technique

The objective of this study was to compare the measuring results of a fiber‐optical probe based on a modified spatial filtering technique with given size distributions of different test powders and also with particle velocity values of laser Doppler measurements. Fiber‐optical spatial filtering velocimetry was modified by fiber‐optical spot scanning in order to determine simultaneously the size and the velocity of particles. The fiber‐optical probe system can be used as an in‐line measuring device for sizing of particles in different technical applications. Spherical test particles were narrow‐sized glass beads in the range 30–100 μm and irregularly shaped test particles were limestone particles in the range 10–600 μm. Particles were dispersed by a brush disperser and the measurements were carried out at a fixed position in a free particle‐laden air stream. Owing to the measurement of chord lengths and to the influence of diffraction and divergent angle, the probe results show differences from the given test particle sizes. Owing to the particle‐probe collisions, the mean velocity determined by the probe is smaller than the laser Doppler mean velocity.     

基于光纤光栅滤波的新型光纤瓦斯传感系统

根据比尔-朗伯定律, 设计了一种用于检测瓦斯气体浓度的新型光纤瓦斯传感系统。该系统利用光纤布拉格光栅优良的窄带滤波特性来产生差分吸收测量所需的窄谱光信号, 具有光路全光纤化、结构简单的特点。采用非球面光纤准直器构成光纤瓦斯传感探头, 提高了探头的光学稳定性, 进一步提高了测量灵敏度和测量稳定性。实验数据及结果表明, 系统具有良好的稳定性, 其测量灵敏度可达0.01%的体积分数, 测量范围大于5%的体积分数。     

Timing Jitter in Amplitude Modulated Harmonically Mode-Locked Er-Doped Fiber Ring Lasers

The phase noise and the amplitude noise of optical pulses from the amplitude modulated harmonically mode-locked (AM-HML) Er-doped fiber (EDF) ring laser was investigated by measuring the power spectra of the optical pulses. The root mean square (RMS) timing jitter and the RMS amplitude noise are 1.26 ps and 2.5% (500 Hz-50 kHz), respectively, when the pulse repetition frequency is 1.58 GHz. They are smaller than those in conventional harmonically mode-locked EDF ring lasers.     

光导纤维在载荷测量及角位移测量中的应用

介绍了力学量中载荷和角位移的测量传感器。其方法是利用光导纤维作为传感器主要元件,被测载荷使弹性元件变形,使光纤端面间光的耦合效率发生变化,通过测量光通量的变化而测知载何和角位移的大小。在载荷测量中特殊布置光纤的位置,通过电路对信号的差分处理能达到提高传感器线性度的目的。最后的传感器输出结果其非线性大为减小。角位移的测试中,这种角位移光纤传感器灵敏度高,分辨率小,适合于扭转试件的微小角位移测量。这类光纤传感器用于力学量测试可弥补一些传统测量方法的不足。     

高速动态非接触激光光学法测量光纤外径

光纤拉丝过程中必须对纤丝外径进行精密测控,但是通常用于圆柱形物体动态非接触测量的方法(如相关光通量比较法、电压鉴别法、补偿光通量法等等)精度太低,测量范围难适于光纤测量。本文介绍了四种测量高速运动的光纤外径很有效的非接触式激光光学测量方法:1.前向光散射法。它测量的是激光束射到光纤上的散射角和散射条纹;2.后向光散射法。它测量后向散射条纹的间隔; 3.直接衍射法。它测量激光束直射到光纤上产生的衍射图象;4.计量光脉冲法。它测量与光纤外径有关的光脉冲效。文中还对此四种方法进行了讨论。     

塑料光纤直径测量系统

提出了以可编程逻辑器件为核心的塑料光纤直径在线测量系统,阐述了其工作原理。系统使用发光二极管作为光源、高精度线阵CCD作为图像传感器,简化了光学部分;应用EPLD和双口RAM,提高了信号处理效率;设计了提高测量精度的单片机数据处理算法。实验表明系统的测量范围为0 26～3mm,测量精度在10μm以内,满足塑料光纤直径测量要求。     

光纤干涉测距中的量程倍增系统

利用光纤传感技术,实现了一种可以测量１ｍ以上的绝对距离的光纤干涉测距的倍增系统。它主要采用两个干涉仪,分别对靶标进行定位及对光程进行调谐和对距离进行测量,通过引入已精确标定的光纤,利用短导轨,实现了高精度、大距离的测量。     

基于布里渊散射的结构应力光纤测试技术研究

本文通过分析一定功率的脉冲光射入光纤中的布里渊散射规律,介绍了分布式光纤测量测量轴向应力的基本原理。制作实验装置,测量单独的应变模型,分析散射回来的波形图,初步了解应力在光纤布里渊散射波谱上的图像特征。将应力作用于光纤的不同位置,对比它们与无应力作用诗所得到的散射波形之间的图像差异,研究其对光脉冲在光纤传输过程中的影响规律。结果表明,应力的作用大小,作用位置的不同都会对脉冲光的传播造成影响,主要在于影响布里渊散射的斯托克斯光和反斯托克斯光。本次研究所得可以为分布式光纤测量提供参考,为分布式光纤在测量微型形变的应用中有一定的促进作用。本次研究的创新点在于使用滑轮的方法,解决同等应力在分布光纤的不同位置作用效果。     

布里渊动态光栅原理及其在光纤传感中的应用

自从2007年布里渊动态光栅被首次提出用于实现光存储以来,该技术得到了国际上的广泛关注和研究.布里渊动态光栅本质上是由相干声波场激发的折射率光栅,一般情况下两束抽运光(频率差等于光纤的布里渊频移)以相同的偏振态从光纤两端注入到光纤中,通过受激布里渊散射效应激发出相干声波场,即形成布里渊动态光栅.光纤布里渊动态光栅因具有全光产生、参数灵活可控的优点,已被广泛研究应用于光纤传感、光纤特性表征、光存储、全光信号处理、微波光子学和高精度光谱分析等.本文分析布里渊动态光栅产生和探测原理,重点探讨在高性能分布式光纤传感上的应用,这些应用包括高灵敏度温度和应变分布式传感、温度和应变同时解调、分布式横向压力传感、分布式静压力(气压或液压)传感、高空间分辨率分布式传感和高精度光谱分析.     

测量光纤有效弹光系数的一种新方法

针对目前许多新型光纤有效弹光系数测量的需要,报导了用光纤布喇格光栅(FBG)传感器测量光纤有效弹光系数的新方法。用一个温度参考光栅、一个测量光栅和一已知膨胀系数的材料,结合光纤布喇格光栅的特有性质进行了测量。建立了实验系统,实验结果表明,系统可以有效地解决温度与应变对光栅存在交叉敏感的问题,成功地测出了光纤有效弹光系数,测量误差小于1.3%。