光纤光栅腐蚀传感器

提出了一种测量钢筋腐蚀的新型传感器.这种传感器将光纤光栅拉伸后固定在圆形钢筋的表面,在钢筋被腐蚀后,光纤光栅所受到的拉伸应变将被释放,光纤光栅的反射光波长发生变化,通过测量光纤光栅的波长就可以测得钢筋腐蚀程度.这种传感器测量准确度优于±0.1 μm,测量范围约12 μm,可用于混凝土结构中钢筋腐蚀的早期监测.     

PPLT倍频宽线宽掺镱双包层光纤放大激光

分别通过理论和实验研究了周期性极化的钽酸锂（PPLT）倍频宽线宽准连续掺镱双包层光纤放大激光.PPLT样品长为40 mm,极化周期为7.67 μm.基频光的中心波长为1064 nm,线宽约为6 nm.从基频光的光谱特性出发,利用超晶格倍频理论,解释了实验中获得的倍频温度与二次谐波功率之间的关系.在基频光的功率为2.2 W时,获得的宽线宽光纤激光倍频效率为1.8%.     

单轴分布式光纤传感器管线泄漏探测方法及定位理论分析

利用Sagnac干涉原理的分布式光纤传感器是一种可用于长途油气管线侵入、泄漏探测和定位的新技术.为了克服屏蔽和隔离Sagnac光纤环中未用作传感的那一半光纤所带来的屏蔽困难、成本增加等问题,提出一种单轴分布式光纤传感器的方法.其原理是利用一条光纤代替光纤环,并在光纤尾端设置法拉第旋转镜,构成偏振无关Sagnac干涉仪探测和定位管线泄漏.文中详细分析和讨论了该方法的系统光路和探测定位原理.     

具有高机械强度的掺Er3+∶TeO2-Nb2O5玻璃的光谱性质研究

熔制了掺铒碲铌玻璃样品(100-XTeO2-XNb2O5(X=5,10,15,20 mol%),测试了其密度、折射率、转变温度、析晶温度、维氏机械强度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等参量。利用Judd-Ofelt和McCumber理论分别计算了铒离子强度参量Ωt (t=2, 4, 6)和受激发射截面σemi的大小,研究了掺铒碲铌玻璃样品光谱参量对Nb2O5成分的依赖性,并与典型的碲锌钠玻璃（75TeO2-20ZnO-5Na2O）在热学、机械强度、光谱性质和放大品行四个方面进行了比较.     

采用光纤和YAP晶体的小型γ相机的蒙特卡罗模拟

基于波长位移光纤(WSF)耦合YAP晶体中的光子传输特性,用GEANT4软件包建立了一个蒙特卡罗模拟程序.对采用波长位移光纤耦合平板式YAP晶体的小型单管γ相机的性能进行了计算机模拟.采用波长位移光纤耦合光电倍增管光阴极面的读出方式,和晶体直接耦合光电倍增管光阴极面相比,在相同的晶体面积大小条件下,PSPMT光阴极面积可大大缩小,使费用降低.模拟结果表明：γ射线与晶体发生作用的地方所对应的光纤输出的平均光子数最少为15个,位置灵敏光电倍增管完全可以探测到.说明采用闪烁晶体－WSF－位置灵敏光电倍增管的读出方式是可行的;在用硅油耦合波长位移光纤和YAP晶体的情况下,获得的空间分辨率为1.28 mm(FWHM).模拟结果也说明了增加平均光子数对提高空间分辨率的重要性.     

高双折射微结构光纤特性的研究

采用基于单轴各向异性完美匹配层吸收边界的频域有限差分方法研究一种椭圆芯高双折射微结构光纤的特性.通过计算,分析了空气孔尺寸和孔距对模式双折射、泄漏损耗以及模式截止波长的影响;综合研究了双折射微结构光纤的几种特性及其相互之间的影响和制约关系;并首次采用有效面积的方法研究高双折射微结构光纤的模式截止特性,分析单模传输条件;从而为高双折射微结构光纤的设计提供了一定的理论依据.     

环形光纤声发射传感器的相位调制特性研究

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的环形传感器,用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器的两个臂到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.而且对传感系统的位相调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体表面传播的超声波频率特征的识别.     

D形光纤Bragg光栅弯曲灵敏度的理论和实验研究

用材料力学理论分析了D形光纤Bragg光栅（D-shaped fiber Bragg grating,D-FBG）以及常规光纤Bragg光栅由弯曲引起的轴向应变,得到了光栅Bragg波长漂移的弯曲敏感特性.实验结果和理论计算结果基本相符.与常规FBG相比,该D-FBG的弯曲灵敏度要高近80倍.因此D-FBG可以直接应用于弯曲形变的测量,以及间接应用于压力、加速度等物理量的测量.理论分析和实验结果对采用该类型光纤光栅的器件和传感系统的设计具有参考意义.     

基于双速度环观测器的光电平台稳定方法

本文设计了一种可以使光电伺服平台对目标对象进行高精度、稳定追踪的基于双速度环的扰动观测器,可以消除光电平台内部摩擦力矩、外部载体扰动以及传感器噪声的影响,提升系统的动态响应性能。首先,根据直流电机工作原理与负载模型,建立双速度环的数学控制模型。接着,通过分析多类型传感器的速度信号频谱和响应性能,选择噪声和延时较小的圆光栅代替传统测速设备,作为速度控制内环;同时选择光纤陀螺作为速度外环的反馈设备。然后,基于陀螺速度信号设计扰动观测器,对内速度环中的扰动补偿残差和外部载体扰动信号进行观测,并进行前馈信号补偿。实验结果表明,双速度环观测器的控制方法可以将系统调节时间降至原来的45%,在不同幅值（0.25°～2°）和频率（0.25 Hz～2 Hz）的正弦扰动信号下,该方法均能显著提高系统的扰动抑制能力,并将系统隔离度由原来的20.9 dB提升至30 dB。本文所提出的基于双速度环扰动观测器的控制方法满足光电跟踪平台快速响应、跟踪稳定、抗干扰能力强等要求。     

基于SPR光谱分析的液体折射率测量研究

文章从电磁场理论和射线理论的角度,详细讨论了光纤表面等离子体波传感器工作原理,分析了表面等离子体共振(SPR)光谱共振波长与液体介质折射率之间的对应关系。采用相关光谱检测技术,获得八种不同类型分析醇所对应的SPR光谱曲线族,其共振波长随液体折射率的增大而逐渐向长波长方向偏移。通过对乙醇与乙二醇混合液体所对应的共振光谱分析,实现对两者配比浓度的测定。整个传感系统结构简单,测量光路部分实现全光纤化,不仅能够对目标测量介质的实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。