光纖光柵新型光分插復(fù)用器

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

光纖傳感、光纖光柵、光纖光柵傳感 光纖傳感技術(shù)由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質(zhì)，而且光波在光纖 中的傳播時(shí)表征光波的特征參量（振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)等）因外界因素 （如溫度、壓力、磁場(chǎng)、電場(chǎng)、位移等）的作用而間接或直接地發(fā)生變化，從 而可將光纖用作傳感器元件來(lái)探測(cè)各種待測(cè)量（物理量、化學(xué)量和生物量）， 這就是光纖傳感器的基本原理。光纖傳感技術(shù)的分類(lèi)光纖傳感器可以分為傳 感型（本征型）和傳光型（非本征型）兩大類(lèi)。利用外界因素改變光纖中光的 特征參量，從而對(duì)外界因素進(jìn)行計(jì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，稱(chēng)為傳感型光纖傳感器， 它具有傳感合一的特點(diǎn)，信息的獲取和傳輸都在光纖之中。傳光型光纖傳感器 是指利用其它敏感元件測(cè)得的特征量，由光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它的特點(diǎn)是充分 利用現(xiàn)有的傳感器，便于推廣應(yīng)用。這兩類(lèi)光纖傳感器都可再分成光強(qiáng)調(diào)制、 相位調(diào)制、偏振態(tài)調(diào)制和波長(zhǎng)調(diào)制等幾種形式。光纖傳感器的特點(diǎn)1、

摘要 地下工程施工對(duì)周?chē)h(huán)境包括地面臨近建筑物、道路、和既有地 下工程的影響是地下空間開(kāi)開(kāi)發(fā)利用所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。為確保施工 安全，對(duì)地下工程的安全和穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)估和預(yù)測(cè)以趨利避 害，已成為地下工程發(fā)展的迫切要求。地下工程監(jiān)測(cè)目前廣泛采用的 常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)和傳統(tǒng)電傳感器采集數(shù)據(jù)的方法不僅監(jiān)測(cè)范圍小、效率 低，且有限的測(cè)點(diǎn)難以反映目標(biāo)系統(tǒng)的整體情況；同時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 容易受到外界環(huán)境中各類(lèi)不利因素的影響，無(wú)法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 與長(zhǎng)期穩(wěn)定光纖bragg光柵(fbg)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種 新型全光纖無(wú)源器件利用其可制成多種傳感器，如溫度、應(yīng)變、應(yīng)力、 壓強(qiáng)等傳感器。近年來(lái)，fbg傳感技術(shù)以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)逐漸應(yīng)用于結(jié) 構(gòu)、巖土等領(lǐng)域，但多為長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)，其在施工過(guò)程的應(yīng)用罕見(jiàn)。 本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)分fbg傳感器的優(yōu)勢(shì),并通過(guò)實(shí)際隧道工程施工的 應(yīng)

光纖光柵剖析

提出了一種由單個(gè)光纖光柵和一個(gè)光纖方向耦合器組成的新型全光纖反射器,推導(dǎo)出了當(dāng)光柵為均勻bragg光柵、器件任意端口輸入時(shí),任何一端口的輸出解析式。分析表明器件具有法布里-珀羅腔干涉儀的特點(diǎn),耦合器的耦合比系數(shù)類(lèi)似于法布里-珀羅腔的反射率,耦合比系數(shù)越大,輸出光譜半高全寬度(fwhm)越窄,消光比越好。當(dāng)耦合比系數(shù)大于0.8時(shí),fwhm可以窄到0.02nm,消光比大于0.9。如果光柵是“強(qiáng)”耦合,器件具有均勻分布的多通道梳狀輸出特性;光柵為“弱”耦合時(shí),則能實(shí)現(xiàn)fwhm小于0.02nm的單頻輸出。器件只需單個(gè)光柵,克服了制作兩個(gè)完全相同光柵的困難。

本文通過(guò)對(duì)光纖結(jié)構(gòu)及原理的了解,解釋了光纖中光波傳播的主要特點(diǎn)。在了解了光纖光柵傳感器構(gòu)造及工作原理的同時(shí),以鋼板-混凝土結(jié)構(gòu)材料為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?利用光纖光柵傳感器作為檢測(cè)儀器,通過(guò)在鋼板-混凝土材料構(gòu)成的橋面上布置不同數(shù)量和種類(lèi)的fbg,同時(shí)認(rèn)為施加不同載荷,觀察fbg的檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)證明,光纖光柵傳感器對(duì)于鋼板-混凝土組成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的無(wú)損檢測(cè),其安全系數(shù)和檢測(cè)效率較其他無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

傳感器總長(zhǎng)810mm,直徑為2.5mm,4根光纖布喇格光柵(fiberbragggrating,fbg)互成90°分布在用記憶合金絲(shapmemoryalloy,sma)做基材的表面.通過(guò)在波分復(fù)用的基礎(chǔ)上添加光時(shí)分復(fù)用來(lái)改進(jìn)傳感網(wǎng)絡(luò)布置,提高測(cè)量精度;同時(shí),設(shè)計(jì)了一套封裝裝置來(lái)確保封裝時(shí)fbg與基材之間的準(zhǔn)確定位以及黏結(jié)劑能夠均勻的涂覆在基材和fbg表面,提高傳感器的封裝精度.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該fbg形狀傳感器的測(cè)量精度為3.1％.

光纖光柵傳感器介紹

光纖光柵傳感器的應(yīng)用 一、光纖光柵傳感器的優(yōu)勢(shì) 與傳統(tǒng)的傳感器相比,光纖bragg光柵傳感器具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn): (1)傳感頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、外形可變,適合埋入大型結(jié)構(gòu)中, 可測(cè)量結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變及結(jié)構(gòu)損傷等,穩(wěn)定性、重復(fù)性好; (2)與光纖之間存在天然的兼容性,易與光纖連接、低損耗、光譜特性 好、可靠性高; (3)具有非傳導(dǎo)性,對(duì)被測(cè)介質(zhì)影響小,又具有抗腐蝕、抗電磁干擾的特 點(diǎn),適合在惡劣環(huán)境中工作; (4)輕巧柔軟,可以在一根光纖中寫(xiě)入多個(gè)光柵,構(gòu)成傳感陣列,與波分 復(fù)用和時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)分布式傳感; (5)測(cè)量信息是波長(zhǎng)編碼的,所以,光纖光柵傳感器不受光源的光強(qiáng)波 動(dòng)、光纖連接及耦合損耗、以及光波偏振態(tài)的變化等因素的影響,有較強(qiáng)的抗 干擾能力; (6)高靈敏度、高分

目前,水利水電工程中的長(zhǎng)隧洞越來(lái)越多,傳統(tǒng)的差動(dòng)電阻式和振弦式等監(jiān)測(cè)儀器已很難滿足長(zhǎng)隧洞監(jiān)測(cè)的需要。結(jié)合牛欄江-滇池補(bǔ)水工程,介紹了光纖光柵儀器在長(zhǎng)隧洞監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,結(jié)果表明光纖光柵儀器能滿足長(zhǎng)隧洞監(jiān)測(cè)的需要。

數(shù)值分析了雙芯光子晶體光纖的耦合特性,設(shè)計(jì)出0.85/1.55μm、0.98/1.55μm和1.3/1.55μm基于通信波段的波分復(fù)用器件,其光纖長(zhǎng)度分別為542μm、996μm和932μm。在雙芯光子晶體光纖的基礎(chǔ)上,光纖長(zhǎng)度固定不變時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)中心空氣孔材料折射率,材料折射率分別為1.281、1.343和1.348,實(shí)現(xiàn)對(duì)0.85/1.55μm、0.98/1.55μm和1.31/1.55μm波長(zhǎng)的可調(diào)諧復(fù)用和解復(fù)用。

光纖光柵位移傳感器

針對(duì)纜索局部埋植傳感器測(cè)試索力的特殊要求,特制光纖光柵應(yīng)變傳感器,傳感器封裝保證光纖光柵植入纜索的成活率,減敏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證纜索索力測(cè)試的大應(yīng)力監(jiān)測(cè)要求。針對(duì)應(yīng)變傳感器與鋼絲的2種連接方式,即傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)膠連接和特制的抱箍機(jī)械連接方式進(jìn)行了張拉性能測(cè)試。由標(biāo)定的傳感器力敏系數(shù)可知,在鋼絲產(chǎn)生5000×10-6的應(yīng)變變化下,光纖光柵實(shí)際中心波長(zhǎng)變化不超過(guò)2900pm,達(dá)到了減敏效果,傳感器可以滿足大索力長(zhǎng)期測(cè)試要求。

基于壓電陶瓷的光纖光柵傳感器的設(shè)計(jì)。主要方法是利用改變壓電陶瓷的相關(guān)封裝的新結(jié)構(gòu),再結(jié)合光纖光柵而制成的電壓傳感器。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出:在0～160v的電壓范圍內(nèi),中心波長(zhǎng)的變化與該傳感器兩端的電壓的改變有很好的線性關(guān)系,線性擬合度可達(dá)0.99,線性調(diào)諧的波長(zhǎng)范圍約為1.6nm。

采用耦合波理論分析了光纖光柵對(duì)光的反射機(jī)理及其傳感原理,提出了光纖光柵在溫度測(cè)量和位移測(cè)量中的應(yīng)用方案,給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,展望了光纖光柵在光纖傳感和光纖通信方面的應(yīng)用前景.

光纖光柵傳感器是20世紀(jì)90年代光纖傳感器領(lǐng)域最主要的發(fā)明,它是一種光纖無(wú)源器件,具有可靠性好,測(cè)量精密度高,抗電磁干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。光纖光柵的發(fā)明,在光纖傳感領(lǐng)域引起了革命性的變化,突顯出它在信息領(lǐng)域的重要地位。本文著重介紹了光纖光柵的發(fā)展過(guò)程、光纖光柵傳感器的原理、以及在傳感方面的現(xiàn)狀和運(yùn)用,并分析光纖光柵傳感器在實(shí)際工程應(yīng)用中的一些瓶頸之處,且提出了相關(guān)的看法。

光纖光柵傳感器是20世紀(jì)90年代光纖傳感器領(lǐng)域最主要的發(fā)明,它是一種光纖無(wú)源器件,具有可靠性好,測(cè)量精密度高,抗電磁干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。光纖光柵的發(fā)明,在光纖傳感領(lǐng)域引起了革命性的變化,突顯出它在信息領(lǐng)域的重要地位。本文著重介紹了光纖光柵的發(fā)展過(guò)程、光纖光柵傳感器的原理、以及在傳感方面的現(xiàn)狀和運(yùn)用,并分析光纖光柵傳感器在實(shí)際工程應(yīng)用中的一些瓶頸之處,且提出了相關(guān)的看法。

提出了一種基于級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)。級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵作為邊沿濾波器,利用它的一個(gè)線性區(qū)監(jiān)測(cè)單個(gè)光纖布拉格光柵傳感信號(hào)。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),但易受光源抖動(dòng)及系統(tǒng)其他不穩(wěn)定因素等帶來(lái)的系統(tǒng)噪聲的影響。為消除系統(tǒng)噪聲帶來(lái)的不利影響,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)系統(tǒng)利用級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的兩個(gè)線性區(qū)同時(shí)監(jiān)測(cè)兩個(gè)光纖布拉格光柵傳感信號(hào)。分別用原系統(tǒng)及其改進(jìn)系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè),實(shí)驗(yàn)的溫度測(cè)量范圍為-70～-115°c。原系統(tǒng)的靈敏度為0.49mv/°c,溫度分辨率為0.5°c;改進(jìn)系統(tǒng)的靈敏度為0.86mv/°c,溫度分辨率為0.3°c。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)系統(tǒng)能有效消除系統(tǒng)噪聲,提高系統(tǒng)的精度。

將傳感器集成于纜索內(nèi)部,研發(fā)具有自感知能力的智能纜索是橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域研究的前沿。特制光纖光柵應(yīng)變傳感器,將傳感器局部布置于纜索內(nèi)鋼絲上,通過(guò)光纖光柵中心波長(zhǎng)的變化測(cè)量鋼絲的局部應(yīng)變、進(jìn)而獲得纜索整體索力是實(shí)現(xiàn)智能纜索的有效方法。對(duì)特制的光纖光柵應(yīng)變傳感器與索內(nèi)鋼絲的連接固定方式進(jìn)行了研究,在不破壞鋼絲的前提下,研究了傳統(tǒng)的膠粘結(jié)和特制的抱箍連接兩種固定方式,通過(guò)張拉性能測(cè)試,兩種連接結(jié)構(gòu)均有效;通過(guò)疲勞性能測(cè)試,采用特制的抱箍結(jié)構(gòu)連接是解決纜索內(nèi)置應(yīng)變傳感器長(zhǎng)期可靠性、穩(wěn)定性測(cè)試的有效途徑。

介紹一種新型的基于光纖光柵應(yīng)變傳感特性的金屬腐蝕傳感器。實(shí)驗(yàn)中,傳感器被放置在腐蝕液中,并使用moism125波長(zhǎng)解調(diào)儀監(jiān)測(cè)光纖光柵反射譜中心波長(zhǎng)。加速腐蝕實(shí)驗(yàn)持續(xù)大約7h,結(jié)束時(shí)應(yīng)變片被腐蝕的厚度為1.2mm,光柵反射譜中心波長(zhǎng)偏移了約4nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該傳感器設(shè)計(jì)的合理性和在實(shí)際應(yīng)用中的可能性,同時(shí)也討論將該種傳感器投入實(shí)用所需要進(jìn)行的改進(jìn)。

介紹了一種利用光纖f-p濾波器解調(diào)的、可同時(shí)測(cè)量應(yīng)變及溫度兩種參數(shù)的光纖光柵傳感系統(tǒng)。將一個(gè)光纖光柵的長(zhǎng)度分成相等的兩部分,其中一部分的兩端固定在一塊鋼板上,另一部分處于自由狀態(tài)。根據(jù)這兩部分光纖光柵對(duì)應(yīng)變及溫度的不同感應(yīng),實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變及溫度的同時(shí)測(cè)量。可利用波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式應(yīng)變及溫度的測(cè)量。應(yīng)變、溫度的測(cè)量分辨率分別可達(dá)1.3με及0.12℃。

報(bào)道了一種基于偏芯結(jié)構(gòu)的雙芯光纖制作的長(zhǎng)周期光纖光柵,研究了在這種雙芯光纖中寫(xiě)入相同結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)周期光纖光柵的模式耦合特性,這種雙芯結(jié)構(gòu)能夠?qū)蓚€(gè)平行的長(zhǎng)周期光纖光柵集成在一根光纖中。通過(guò)模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)在光纖圓周橫截面不同方位進(jìn)行曝光,可獲得不同的光柵透射譜,通過(guò)利用co2激光脈沖曝光方法實(shí)現(xiàn)其制備,實(shí)驗(yàn)得出了采用單側(cè)曝光方法在偏芯結(jié)構(gòu)的雙芯光纖上制備長(zhǎng)周期光纖光柵的最佳寫(xiě)入方式。通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)的對(duì)比,結(jié)果表明,雙芯長(zhǎng)周期光纖光柵透射譜依賴(lài)于在雙芯光纖圓周上的曝光方向。