Tailored Pd-Au layer produced by conventional evaporation process for hydrogen sensing

Here we propose two methods using conventional evaporation process to produce tailored Pd/Au composite thin films for hydrogen sensing. In the first method Pd and Au are evaporated simultaneously using different evaporation rate. In the other, alternated nano-layer of Pd and Au are evaporated. Some characteristics of the thin films and their response to hydrogen when they are deposited over optical fibers are experimentally analyzed. Optical fiber sensors for detection of hydrogen concentration lower than 4% and response time of 10 s approximately are demonstrated. The possibility to precisely control the proportion of the constituents of Pd-alloys thin films to produce optical fiber hydrogen sensors with fast response makes these methods very attractive.     

基于声矢量水听器阵列误差的自校正算法

对声矢量水听器阵列的各类误差进行了分类,推导了各类误差对阵列信号模型的影响因子,通过Monte Carlo实验分析对比了各类误差对阵列DOA估计性能的影响,然后将方向性误差和位置误差归结为幅度误差和相位误差,在传统声压阵列误差校正模型和算法的基础上,得到矢量阵列误差自校正的优化模型及自校正算法,最后,通过仿真实验和外场实验的数据处理表明,自校正算法具有良好的参数估计性能,具有一定的工程实用性.     

一种光纤光栅水听器灵敏度校准技术研究

为了校准光纤光栅水听器的灵敏度,开展了光纤光栅水听器灵敏度校准技术研究.本文首先介绍了光纤光栅水听器的工作原理;其次,采用可调谐激光器和带工作点控制的强度调制法,实现了光纤光栅水听器的信号解调和稳态测量;在此基础上,利用比较法建立了一种光纤光栅水听器校准系统,校准频率范围为20 Hz～10 kHz;最后,在该频率范围内对采用等效相移布喇格光栅研制的一只光纤光栅水听器的灵敏度进行了校准,对系统的测量不确定度进行了估算.结果表明,该系统可准确校准光纤光栅水听器的灵敏度,扩展不确定度为0.9 dB(k＝2).     

一种用于变压器局部放电在线监测的光纤声发射传感器实验研究

提出了一种光纤声发射传感器并构建传感系统实现变压器局部放电在线监测,利用传感光栅体积小,重量轻,灵敏度高和抗电磁干扰的特点,将传感器置于变压器内部实现局部放电声发射信号的测量。研究了传感光栅实现声发射应力波测量的机理,声发射信号引起传感光栅反射光谱发生漂移,导致特定频点处反射光强发生变化,通过反射光强的变化实现声发射信号的测量。构建声发射传感系统实验模型并提出了一种系统性能优化策略,使系统工作在传感光栅反射光谱上升或下降沿的半峰值频点处,从而保障传感系统具有良好的线性输出特性;研究传感系统工作点稳定技术,设计信号反馈回路自动跟踪反射光谱的漂移,保证系统稳定工作在传感光栅半峰值频点处,消除温度变化对传感系统测量精度的影响。将封装好的传感器用于变压器局部放电现场检测,结果表明,光纤光栅声发射传感器与压电传感器相比具有灵敏度高、动态范围宽等优点,可以实现变压器局部放电在线监测。     

Temperature-insensitive 2-D tilt sensor by incorporating fiber Bragg gratings with a hybrid pendulum

A novel two-dimensional (2-D) tilt sensor is demonstrated by incorporating only two fiber Bragg gratings (FBGs) with a hybrid pendulum transducer. The pendulum transducer is specially designed with hollow half at the upper side and solid half at the lower side. Two FBGs were attached on the surface separated by one fourth of the circumference of the rod of pendulum and across the interface of its hollow and solid parts. Reflection peaks of FBGs split by the applied tilt angle. 2-D tilt angle can be determined by monitoring the wavelength separations of the split peak in two FBGs, which is inherently insensitive to temperature. In the experiment, a sensitivity of 0.054 nm/° over a wide range of 20º has been achieved, with the accuracy of 0.27°.     

芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度响应分析

提出了一种带空气腔芯轴型光纤水听器的结构模型,并对其声压相移灵敏度的响应特性进行了研究.通过对空气腔芯轴型光纤水听器的基本原理和结构进行分析,得出光纤与弹性筒作用的相互关系;建立了动力学等效模型,得出带空气腔芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度表达式以及频率特性的理论模型;利用有限元方法,得到芯轴型光纤水听器的响应模型.根据提出的结构和确定的参量制作出相应的探头,经过试验测试,其3 dB带宽约为30 kHz,测试结果验证了提出的理论模型与有限元模型的正确性.     

光纤化学传感同步吸收-荧光法的建立

建立一种光纤化学传感同步测定吸收光谱和荧光光谱的新方法。自制同步吸收-荧光比色皿,结合光纤化学传感技术,建立同步吸收-荧光光谱法检测仪器,分别测定罗丹明B,维生素B₂,维生素B₆等溶液的同步吸收-荧光光谱,且与传统的紫外-可见吸光光度法和荧光法进行对比。同步吸收-荧光光谱法测得罗丹明B,维生素B₂,维生素B₆与传统吸光光度法和荧光光谱法检测的吸收光谱图和荧光光谱的图谱大体一致。最大荧光强度波长与传统的荧光方法比较准确度高,但最大吸收波长略有偏差。同步吸收-荧光光谱法等同于同步测定荧光物质的吸收光谱和荧光光谱,实现二光谱合二为一,测定最大发射波长时准确度高,但最大吸收波长略有偏差,值得深一步研究。     

空气背衬芯轴型光纤水听器加速度性能研究

对用于水声探测的光纤水听器,加速度相移灵敏度是一个重要的参数。本文采用有限元法对空气背衬芯轴型光纤水听器的加速度相移灵敏度进行了理论分析,并通过实验验证,得到了空气背衬芯轴型光纤水听器加速度相移灵敏度的优化规律,提高芯轴壳体的硬度可有效降低光纤水听器的加速度相移灵敏度,而改变芯轴壳体的厚度对水听器加速度灵敏度影响不大。     

光隔离器法抑制Michelson干涉型光纤水听器中的SBS

光纤水听器是利用光的干涉信号进行探测的,但随着入射光功率的增加,易发生受激布里渊散射（stimulated Brillouin scattering,SBS）效应,并因而产生噪声,限制入射光功率的增加,极大地影响探测信号。为了抑制SBS效应,提高光纤水听器性能,以Michelson型光纤水听器为例,从实验和理论上研究了SBS及其阈值特性。根据阈值公式分析了提高阈值的方法,着重讨论了光隔离器法对SBS的抑制。最后利用时域有限差分方法对光纤内的入射光、Stokes光和声波的时空分布进行了分析。只要给出初始条件及光纤参数即可得出光纤内各波的时空分布。通过开展抑制此效应的研究,不仅为可调谐相干光的产生提供一个新途径,而且可作为一种有效手段来研究各种光纤系统中的散射特性。     

光纤水听器的原理与应用

为适应水声学应用特别是水下反潜战的需要，在光纤技术不断发展的基础上，光纤水听器应运而生．光纤水听器是一种基于光纤、光电子技术上的新型水下声传感器，因其在军事、民用各领域应用广泛，目前光纤水听器在国内外发展迅速，已经到达实用状态．全光光纤水听器系统的湿端采用全光实现，信号传感与传输皆基于光纤技术．具有抗电磁干扰、重量轻和造价低等优点．文章简述了光纤水听器的发展历史、现状，论述了光纤水听器的原理及其应用前景．