光纤微振动传感器

利用光纤共振原理设计和实现了一种光纤微振动传感器。光纤微振动传感器主要有两种结构形式；带电的微振动传感器和不带电的微振动传感器，以适应不同环境的在线检测。     

干涉型保偏光纤微振动矢量传感器研究

报道了干涉型保偏光纤微振动矢量传感器的理论与实验结果。传感器采用全保偏光纤结构 ,消除了偏振不稳定性 ,系统采用光频调制相位载波 (PGC)解调信号处理技术 ,消除了干涉仪初始相差的影响 ,从而实现了对传感信号的稳定检测。对三轴正交芯轴式干涉型全保偏推挽结构的光纤微振动矢量传感器进行了理论和实验研究。由理论得到了简化公式 ,并通过公式分析了各种参数对传感器谐振频率与灵敏度等特性的影响。由实验得到系统谐振频率约为 370Hz,与 375Hz的理论结果基本一致。在 5～ 2 0 0Hz频段系统灵敏度响应平坦 ,约为 340rad/g ,略低于 35 6rad/g的理论值。该传感器具有良好的矢量性 ,在 4 5°方向的灵敏度约为轴向灵敏度的 0 7倍 ,与理论结果一致 ,正交方向串扰小于 - 2 6dB。系统最小可测相位为 10 -5rad ,最小可测加速度为 3× 10 -8g。     

基于波导调制器的全保偏光纤微振动传感器

为了解决干涉型光纤传感器中光源频率调制深度与干涉仪光程差的相关性,以及压电陶瓷(PZT)调制的高频限制和非线性效应,设计了全保偏光纤马赫一泽德干涉仪结构,引入保偏光纤波导相位调制器替代常见的光源调制及PZT调制,采用低噪声单频保偏光纤激光器作为光源,通过相位载波零差解调方法,实现了微振动信号的保真拾取.通过波导调制器的引入,增加了系统的灵活性和频响范围,并使灵敏度达到了10-5 rad/Hz1/2量级.     

分布式光纤振动传感技术研究

分布式光纤振动传感技术具有精度高、动态范围大、响应频带宽、隐蔽性好等优于传统振动传感器的鲜明特点,可用于大坝、桥梁、地矿监测、车辆及机械运行监测、火灾报警、管道泄漏报警及重要区域安防报警等领域,应用前景广阔。本文主要介绍了分布式光纤振动传感器相关技术及种类,并对分布式振动传感技术的发展方向和应用领域进行展望。     

一种使用光纤传感器的全光网络攻击检测研究

全光网络是通信网络发展的大趋势,光纤传感器因其所特有的特性具有电子传感器所无法比拟的优势。介绍了全光网络的结构和对全光网络可能采取的攻击方式,讨论了如何利用光纤传感器对针对全光网络的攻击进行检测。     

分布式干涉型光纤振动传感器实验研究

为实现无电磁干扰的小区周界安全检测,开发出了一种新型的分布式干涉型光纤振动传感器,基于MZ光纤干涉型传感光路,采用干涉法检测光缆振动,构成小区光纤周界检测传感器,当传感光纤受到外界入侵扰动时,接收到的干涉条纹会产生明显的变化,从而给出周界安全预警。并分别以频率14.6678Hz和20.2012Hz的三角波作为调制信号进行了实验研究,结果显示,干涉型扰动探测系统非常灵敏,只要光缆有轻微的触动,波形就会有明显的改变,很容易区分有无外界的扰动发生,对安全防范意义重大。     

光纤传感器应用于全光网络安全防范探析

科技日益更新的社会中,传感技术已经迈入高新科技行列.这种技术越来越受到世界各国的重视,尤其是发达国家.信息技术已经是当今社会发展的主题,作为安全防范的光纤传感器受到大众的重视.人们认为,一个具有可靠性和安全性的平台作来传输信息,是一件更为重要的事情.因此,本为对于网络安全中的光纤传感器进行论述和研究.     

光纤传感器在全光网络安全及防范措施中的应用

在对全光网络存在的安全问题分析的基础上,总结了现存的攻击方法,讨论了光纤传感器在全光网络安全及防范措施中应用,在现有的理论模型基础上提出一种新型的全分布式光纤传感器模型,最后分析了该方案解决全光网络安全隐患的有效性.     

光纤传感器在全光网络安全及防范中的应用

随着高科技技术日新月异的飞快发展,在社会生活中,光纤传感技术也已经悄然进入现有的高新科技的队伍中.而这一技术也渐渐备受世界上各国的科技研究人员的重视,与此同时,全光网络又包括了非常多的重要信息,所以对于它的安全性以及可靠性要十分重视,因此,就要注重光纤传感器在全光网络安全及防范中的应用.     

基于频率调制连续波的干涉型光纤声传感器信号检测技术

针对光纤干涉仪存在的相位衰落问题,讨论了基于正弦波形的频率调制连续波(FMCW)和锯齿波FMCW两种干涉型光纤声传感器的信号检测原理,并给出了数字化信号解调方案。采用7.5 m臂差的光纤声传感器和具备调频功能的半导体激光器,对10 kHz正弦波FMCW和锯齿波FMCW两种调频方式进行了信号解调实验对比。解调结果表明,两种调制解调方案均能稳定检测出加在声传感器上的模拟声信号,消除了光纤干涉仪的相位衰落。但在实际工程应用中,与正弦波FMCW检测方案相比,锯齿波FMCW方案无需检测混频信号的初始相位,检测灵敏度高且稳定,算法实现更为简单,而且使用不同臂差的光纤传感器可实现传感器的频分复用。     

分布式光纤振动传感信号识别的研究

为了能够更好地识别入侵振动信号,通过研究分布式光纤振动传感器及振动信号的识别技术,根据振动信号的特点,借鉴语音信号的处理方法,对比原有基于快速傅里叶变换频谱分析算法,引入了基于Mel频率倒谱系数的识别算法。新算法从频域的角度对振动信号进行分析,提取不同环境状态下的Mel频率倒谱系数,并将其作为新的特征参量。通过实验对比分析两种算法,两者的误报率分别为27.5%和7.5%。结果表明,基于Mel频率倒谱系数的算法相比基于快速傅里叶变换的频谱分析算法,在误报率上可以降低20%甚至更多,在不漏报的前提下,显然误报率更低的基于Mel频率倒谱系数的算法更加适用于安防体系。     

光纤Bragg光栅低频振动传感器的特性研究

设计了一种安装于双圆柱弹性环内并由多条弹性薄片条组装成的桶形骨架作为光纤Bragg光栅(FBG)振动传感器基底的传感结构,振动传感器的谐振频率为440Hz,加速度灵敏度约为76.4pm/g,采用相位载波调制式FBG振动传感器解调系统进行解调。实验结果表明,本文传感器经双圆柱弹性环对横向振动约束处理后,其幅频特性在20～300Hz频率范围内呈现出平坦的水平直线,对应于位相角φ=0处的相频特性曲线也呈现出平坦的水平直线,适合于工程技术中20～300Hz的振动信号实时检测。     

消除萨尼亚克光纤电流传感器振动干扰的光纤补偿环研究

与传统电磁式电流互感器相比,基于法拉第效应的光纤电流传感器有许多明显的优点,因而获得了广泛的研究。萨尼亚克(Sagnac)环形电流互感器是在干涉式光纤陀螺结构上发展起来的一种互感器结构。外界环境的振动因素是抑制Sagnac光纤电流互感器的最重要因素之一。为了消除振动对电流互感器测量结果的影响,给出了一种新型的光纤电流互感器免疫方案,其基本原理是增加外部闭环线圈来补偿所受振动影响。利用琼斯矩阵对此种光纤电流互感器结构进行了详细的理论分析。理论分析及实验结果均能证明此种方案可以完全消除电流互感器在实际环境中所受振动因素的不利影响。为高精度Sagnac干涉式光纤电流互感器的实现提供了可行的解决方法。     

悬臂梁光纤振动传感器的振动光调制模型

本文就采用弹性悬臂梁为振敏体的光纤加速度传感器研究中的关键性理论问题,即振动加速度对光强的调制的理论问题,利用连接器耦合理论推导出了完整的动态解析模型。套用此理论模型可方便地实现光纤振动传感器的计算机仿真和CAD。该模型还是光纤加速度传感系统信号处理的理论依据并可推广应用于其它光纤振动传感器的研究中。文中给出了利用计算机模拟出来的结果。     

利用光纤参量放大器构成全光与门

利用光纤参量放大器(FOPA)中的波长转换特性完成全光与逻辑运算。以波长转换的原理为基础, 从两路输入光波的四种码字组合的相位匹配关系入手, 证明了FOPA的闲散光输出与两路输入光波的逻辑关系符合与门的逻辑。通过龙格-库塔方法数值求解非线性耦合方程组, 仿真证实了FOPA的输出与输入光波满足全光与门的逻辑, 研究了此全光与逻辑门闲散光波的输出功率随光纤长度、输入光波的功率比值以及输入光波波长位置的变化关系, 为实际中优化设计全光与门提供了参考。并对100 Gb/s的全光与逻辑运算中所应选择的输入光波脉冲宽度的问题进行了讨论。     

基于倾斜光纤光栅的温度不敏感振动传感器

提出了一种基于倾斜光纤光栅与多模光纤相结合的温度不敏感振动传感器,其振动传感头是在倾斜光纤光栅与单模光纤之间加入一小段多模光纤所组成。倾斜光纤光栅的反射光谱有布拉格模和包层模两部分组成,其中多模光纤的作用是将倾斜光纤光栅反射包层模耦合到单模光纤的基模。倾斜光纤光栅包层模对外界振动很敏感,通过传感器的包层模平均输出功率完成对外界振动物理量测量。由于采用强度解调的方式,可以大大降低传感器装置的复杂性。实验表明：当传感器温度从20 ℃上升到70 ℃时,传感器的输出平均光功率均方根误差为0.01 μW,其反射光谱平均输出功率影响很小,故可以避免外界温度对测量结果的影响。     

对称推挽式光纤光栅振动传感器设计研究

为实现对低频振动信号高品质探测,设计了一种新型光纤光栅振动传感器,采用双光栅对称推挽式探头结构,可以有效抑制温度和应力交叉灵敏特性。通过理论仿真分析,表明传感器具有高灵敏度和良好的低频探测性能,经优化设计,灵敏度可达546 pm/g,在0~100 Hz之间,灵敏度动态响应特性良好。     

光纤无线通信系统中用高非线性光纤实现全光频率上转换

研究了一种基于高非线件光纤(HNLF)中交叉相位调制效应的全光频率上转换射频耦合到光纤无线通信(ROF)系统.数值计算结果表明,由于交叉相化调制引起的调制不稳定性.波长1.54μm,重复频率为40 GHz的抽运光可使波长为1.56μm,载有速率为2.5 Gbit/s的非归零码作为下行链路数据的弱信号光光波分裂,产生与载波距离为40 GHz且与载波相干的两个一阶调制边带,抽运光脉宽、抽运光功率和光纤长度对载波与边带功率差有较大影响.仿真实验结果证实了以上原理,速率为2.5 Gbit/s的数据信号在高非线性光纤中被上转换到40 GHz毫米波上.信号光功牢为0 dBm时,得到的优化光纤长度为600 m,抽运光功率为17 dBm.