Fiber-Optic Chemical Sensor for Detection of NO2 Using Poly (3-Octylthiophene)

A fiber-optic chemical sensor (FOCS) for detection of nitrogen dioxide (NO₂) molecules is reported. The FOCS presents an optropode structure because of the transmission properties of the sensitive material. The NO₂ FOCS is activated by using the semiconductor polymer: regioregular head-to-tail poly(3-octylthiophene-2,5-diyl). The operation wavelength of the sensor is 543.5 nm such that a simple LED and detector can be used for the design of this device. The sensor response decreases after each exposure, demonstrating the reduction in sensitivity as well as irreversibility lower than 5%. However, its properties such as rapid response, high selectivity, high sensitivity (0.43 ± 0.01 muW/ppm), hygroscopic properties, and its operation at room temperature make this kind of FOCS a good alternative for NO₂ toxic gas detection.     

智能结构系统中的光纤传感技术

智能结构系统具有类似人体运动控制功能，埋置在工程结构或材料中便能获得顺应环境变化的自判断性、自适应性、自诊断性、自修复性等诸多性能。这一神奇的科学技术具有重大科学意义和广阔的应用前景。利用特性优良的光纤传感器可以构成一种特殊的光纤智能结构系统。本文较深入介绍适合智能结构系统的光纤多点式和分布式传感技术的原理、结构和实施方法。     

基于Michelson 干涉仪的光纤分布式扰动传感器

提出并研究了基于Michelson 干涉仪的应用于检测时变扰动的光纤分布式传感器。所提出的光纤传感器由两个Michelson 干涉仪和一个光纤延迟环组成。扰动作用在传感光纤上,引起传输光波相位的调制作用,可以通过该传感器进行检测并得到扰动的位置信息。通过光电探测器对干涉信号进行接收。对接收到的信号进行隔直,并通过求取峰峰值的方法对隔直后的信号进行预处理。通过希尔伯特变换、相位去包裹和三角函数运算可以提取出预处理信号中包含的相位信息。最后,通过频谱分析和相应的数学运算可以实现扰动的定位。在20 km 的监测距离内通过实验验证了传感器的可行性。所提出的光纤传感器具有实时性好、抗偏振性、低成本的独特优势。     

一种低误报率的新型光纤分布式振动传感系统

针对目前-OTDR光纤分布式振动传感器由于散射光波光强不稳定造成误报率较高的问题,文中提出一种-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪相结合的光纤分布式振动传感新系统,-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪分别对外界振动进行探测,从而降低单一-OTDR探测的误报率。实验研究了-OTDR和提出的新的复合结构系统对外界振动探测的误报率,实验结果表明:在复杂环境下,与现有-OTDR方案相比,提出的基于-OTDR和M-Z干涉仪复合结构的方案可以有效降低系统的误报率,使系统的误报率由单一-OTDR的25%降至2%。     

基于LabVIEW的光纤水听器闭环工作点控制系统

介绍了一种基于LabVIEW的干涉型光纤水听器闭环工作点控制系统.该系统通过调节光源频率,利用非平衡干涉仪两臂的光程差产生补偿相位,实现了工作点的控制,从而避免了在干涉仪中引入压电陶瓷(PZT),提高了系统的稳定性与可靠性.同时,对传统的信号解调算法进行了改进,提高了解调精度和动态范围.利用该系统对某一干涉型光纤水听器的声压相位灵敏度进行了测量.在频带102～2×103 Hz上,平均灵敏度为-162 dB,频响波动＜±1.0 dB,与采用相位载波(PGC)调制解调方法测量的结果基本一致,验证了该系统的可行性.     

基于光频调节的干涉型光纤水听器相位补偿检测方法

提出了一种基于光源频率调节的干涉型光纤水听器主动相位补偿的信号检测方法。详细介绍了该方法的基本检测原理,对信号解调误差进行了理论分析与仿真。为了验证该方法的可行性,搭建了实验系统,并编写了实时的信号采集、处理程序,对某一干涉型光纤水听器的声压灵敏度进行了测试。在频带20 Hz-1.3 kHz上,平均声压灵敏度为-162.2 dB(0 dB=1 rad/μPa),波动小于±0.8 dB,与采用相位载波调制解调方法测量的结果基本吻合。实验结果证明该方法是有效的。由于传感部分不含有源器件,便于实现全光纤化,且解调算法简单、检测频带宽,该方法能被广泛应用到各种干涉型光纤传感器的信号检测当中。     

光纤陀螺的发展现状

介绍了光纤陀螺的原理特点和发展过程,着重描述和总结了光纤陀螺在国内外发展的技术趋势和产业化情况。可以看到,随着现代微电子技术、光电子技术和信号处理技术的发展,光纤陀螺在未来惯性测量领域中占据越来越重要的位置。     

层层自组装聚电解质膜光纤传感器的制备和应用

在过去几十年中,光纤的应用已经渗透到多个学科领域。光纤的抗电磁干扰、可远程监控、多重监测、体积小及质量轻等特点,使其在传感器研究领域备受关注。聚电解质层层自组装膜构建的光纤传感器自2000年诞生以来,已快速发展成为传感器领域新的研究热点。该类光纤传感器在微量物质的监测方面具有广泛的应用前景。本文从光纤和光纤传感器优点出发,总结了基于层层自组装多层膜的光纤传感器种类、性能、检测原理以及相应的光纤结构和自组装材料;进而结合作者已做的相关工作,论述了在光纤基底上的聚电解质层层自组装及基于自组装膜的光纤传感器的测试;重点综述了近十年层层自组装膜的光纤pH传感器、湿度传感器、气体传感器、生物传感器及其他类型的光纤传感器的制备与应用,并展望了今后聚电解质层层自组装多层膜光纤传感器的发展。     

光纤陀螺在小卫星上应用的研究

本文简述了光纤陀螺的基本原理、结构和国外发展状况,并提出了在卫星上用光纤陀螺代替传统的机械陀螺和激光陀螺进行姿态控制的思想。这种技术克服了传统机械陀螺的维护难和稳定性差的问题。     

基于MCU的新型音频信号传输实验仪的设计与实现

针对现有型号音频信号光纤传输实验仪在使用中存在的不足问题,提出了改进的设计方法。以MCU为主控芯片,利用数字电位器取代传统电位器,实现全数字化控制与测量。目前该装置已研制完成,测试结果表明：改进后的新型仪器架构合理,操作性能良好,测量参数准确,可靠性高,稳定性强,能够实现实验仪的多功能化及高精度要求。