基于懸臂梁的光纖光柵線性調諧器

光纖傳感、光纖光柵、光纖光柵傳感 光纖傳感技術由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質，而且光波在光纖 中的傳播時表征光波的特征參量（振幅、相位、偏振態(tài)、波長等）因外界因素 （如溫度、壓力、磁場、電場、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探測各種待測量（物理量、化學量和生物量）， 這就是光纖傳感器的基本原理。光纖傳感技術的分類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。利用外界因素改變光纖中光的 特征參量，從而對外界因素進行計量和數(shù)據傳輸?shù)?，稱為傳感型光纖傳感器， 它具有傳感合一的特點，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得的特征量，由光纖進行數(shù)據傳輸，它的特點是充分 利用現(xiàn)有的傳感器，便于推廣應用。這兩類光纖傳感器都可再分成光強調制、 相位調制、偏振態(tài)調制和波長調制等幾種形式。光纖傳感器的特點1、

提出了一種基于級聯(lián)長周期光纖光柵的光纖布拉格光柵解調系統(tǒng)。級聯(lián)長周期光纖光柵作為邊沿濾波器,利用它的一個線性區(qū)監(jiān)測單個光纖布拉格光柵傳感信號。該系統(tǒng)具有結構簡單、價格低等優(yōu)點,但易受光源抖動及系統(tǒng)其他不穩(wěn)定因素等帶來的系統(tǒng)噪聲的影響。為消除系統(tǒng)噪聲帶來的不利影響,對該系統(tǒng)進行了改進。改進系統(tǒng)利用級聯(lián)長周期光纖光柵的兩個線性區(qū)同時監(jiān)測兩個光纖布拉格光柵傳感信號。分別用原系統(tǒng)及其改進系統(tǒng)對溫度進行監(jiān)測,實驗的溫度測量范圍為-70～-115°c。原系統(tǒng)的靈敏度為0.49mv/°c,溫度分辨率為0.5°c;改進系統(tǒng)的靈敏度為0.86mv/°c,溫度分辨率為0.3°c。實驗結果表明改進系統(tǒng)能有效消除系統(tǒng)噪聲,提高系統(tǒng)的精度。

報道了一種基于偏芯結構的雙芯光纖制作的長周期光纖光柵,研究了在這種雙芯光纖中寫入相同結構的長周期光纖光柵的模式耦合特性,這種雙芯結構能夠將兩個平行的長周期光纖光柵集成在一根光纖中。通過模擬計算發(fā)現(xiàn)在光纖圓周橫截面不同方位進行曝光,可獲得不同的光柵透射譜,通過利用co2激光脈沖曝光方法實現(xiàn)其制備,實驗得出了采用單側曝光方法在偏芯結構的雙芯光纖上制備長周期光纖光柵的最佳寫入方式。通過理論分析和實驗的對比,結果表明,雙芯長周期光纖光柵透射譜依賴于在雙芯光纖圓周上的曝光方向。

摘要 地下工程施工對周圍環(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開發(fā)利用所面臨的關鍵問題。為確保施工 安全，對地下工程的安全和穩(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)測、評估和預測以趨利避 害，已成為地下工程發(fā)展的迫切要求。地下工程監(jiān)測目前廣泛采用的 常規(guī)監(jiān)測技術和傳統(tǒng)電傳感器采集數(shù)據的方法不僅監(jiān)測范圍小、效率 低，且有限的測點難以反映目標系統(tǒng)的整體情況；同時，監(jiān)測數(shù)據 容易受到外界環(huán)境中各類不利因素的影響，無法保證數(shù)據的準確性 與長期穩(wěn)定光纖bragg光柵(fbg)是20世紀90年代發(fā)展起來的一種 新型全光纖無源器件利用其可制成多種傳感器，如溫度、應變、應力、 壓強等傳感器。近年來，fbg傳感技術以其獨特優(yōu)勢逐漸應用于結 構、巖土等領域，但多為長期健康監(jiān)測，其在施工過程的應用罕見。 本文通過室內試驗分fbg傳感器的優(yōu)勢,并通過實際隧道工程施工的 應

光纖光柵剖析

提出了一種由單個光纖光柵和一個光纖方向耦合器組成的新型全光纖反射器,推導出了當光柵為均勻bragg光柵、器件任意端口輸入時,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,耦合器的耦合比系數(shù)類似于法布里-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。當耦合比系數(shù)大于0.8時,fwhm可以窄到0.02nm,消光比大于0.9。如果光柵是“強”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,則能實現(xiàn)fwhm小于0.02nm的單頻輸出。器件只需單個光柵,克服了制作兩個完全相同光柵的困難。

基于labview的光纖光柵傳感監(jiān)測軟件 摘要：基于labview的光纖光柵傳感監(jiān)測軟件，可 以實現(xiàn)數(shù)據采集、存儲、顯示和報警等功能。該軟件界面清 晰易懂、使用方便、功能擴展性強、運行穩(wěn)定，可以在安全 監(jiān)測方面發(fā)揮重要的作用，同時推進了光纖光柵傳感器在生 活中的應用。 關鍵詞：光纖光柵傳感器；虛擬儀器；數(shù)據庫 中圖分類號：tp311文獻標識碼：a 隨著技術的發(fā)展，光纖光柵傳感器廣泛地應用在各個領 域，如電力電網、橋梁隧道、石油化工、航空航天，實現(xiàn)了 高精度、遠距離、分布式和長期性監(jiān)測的技術要求。本文針 對光纖光柵傳感系統(tǒng)，提出了一種基于虛擬儀器技術的監(jiān)測 軟件的設計與實現(xiàn)方法。為實際工程的管理提供了更加可靠 的技術保障，具有廣闊的應用前景。 1光纖光柵傳感技術 光纖光柵是利用紫外光改變光纖材料性質，在光纖上制 作成的一種光學無源器件，光纖光柵傳感技術是利用測量環(huán) 境對光

分段切趾是光纖光柵一種新的切趾改進技術。針對線性啁啾光纖bragg分段切趾的兩個重要參數(shù):分段切趾比例和分段切趾強度進行討論?；跀?shù)值模擬的結果,以三分段切趾為例,分析兩個參數(shù)對光柵性能的影響以及進行優(yōu)化的方法。

鋁合金腐蝕是導致航空器性能下降的主要原因之一。鋁合金腐蝕初期以點蝕為主,體積幾乎不改變,結合鋁合金腐蝕的這一特點,設計了基于光纖光柵的薄片型和應力束縛型兩種腐蝕監(jiān)測結構,對鋁合金腐蝕進行了實驗研究。腐蝕發(fā)生前,對光纖光柵施加一定預應力,隨著腐蝕的發(fā)生應力被逐漸釋放,通過測量傳感波長的漂移量就可以得到鋁合金的腐蝕情況。實驗表明,基于光纖光柵的腐蝕監(jiān)測結構能夠真實的反應鋁合金的腐蝕情況,并且光纖光柵本身具有體積小、抗電磁干擾、耐腐蝕的特點,非常適合于航空器的鋁合金腐蝕監(jiān)測。

傳感器總長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.通過在波分復用的基礎上添加光時分復用來改進傳感網絡布置,提高測量精度;同時,設計了一套封裝裝置來確保封裝時fbg與基材之間的準確定位以及黏結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.實驗結果表明,該fbg形狀傳感器的測量精度為3.1％.

光纖光柵傳感器的應用 一、光纖光柵傳感器的優(yōu)勢 與傳統(tǒng)的傳感器相比,光纖bragg光柵傳感器具有自己獨特的優(yōu)點: (1)傳感頭結構簡單、體積小、重量輕、外形可變,適合埋入大型結構中, 可測量結構內部的應力、應變及結構損傷等,穩(wěn)定性、重復性好; (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)具有非傳導性,對被測介質影響小,又具有抗腐蝕、抗電磁干擾的特 點,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入多個光柵,構成傳感陣列,與波分 復用和時分復用系統(tǒng)相結合,實現(xiàn)分布式傳感; (5)測量信息是波長編碼的,所以,光纖光柵傳感器不受光源的光強波 動、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,有較強的抗 干擾能力; (6)高靈敏度、高分

光纖光柵憑借良好的時/頻域特性,迅速成為光碼分多址編解碼器實現(xiàn)方法的一個重要研究方向,在時域、頻域和時/頻域二維等編解碼方案中都得到了廣泛而深入的研究。文中對光碼分多址技術及光纖光柵編解碼器的原理進行了綜述,并對基于光纖光柵的時域相位編解碼、頻譜相位編解碼和時/頻域二維編解碼這三種編解碼方案進行了介紹。

基于壓電陶瓷的光纖光柵傳感器的設計。主要方法是利用改變壓電陶瓷的相關封裝的新結構,再結合光纖光柵而制成的電壓傳感器。由實驗結果得出:在0～160v的電壓范圍內,中心波長的變化與該傳感器兩端的電壓的改變有很好的線性關系,線性擬合度可達0.99,線性調諧的波長范圍約為1.6nm。

研究并實現(xiàn)了一種基于雙衍射光柵的光纖布拉格光柵(fbg)傳感器解調系統(tǒng)。該解調系統(tǒng)的光路由準直鏡、衍射光柵、柱面反射鏡和光電探測器等器件組成。通過準直鏡后不同波長的平行光束經過衍射光柵后在空間展開,通過柱面反射鏡聚焦在光電探測器成像面上。該光路通過采用兩塊衍射光柵的方法在減小解調系統(tǒng)尺寸的同時提高光學空間分辨力,采用線陣探測器替代掃描機構從而簡化系統(tǒng)結構。從理論上分析了光束經過該系統(tǒng)后的空間光強分布,根據光強的高斯分布采用多項式擬合的方法實現(xiàn)了反射光譜峰值定位算法。通過與高精度光譜儀的測量結果對比表明,該解調方法具有較高的波長解調精度和穩(wěn)定性。

本文提出了一種新型的光纖光柵海洋監(jiān)測傳感器,可以實現(xiàn)溫度和壓力的同時測量,且排除溫度對壓力測量的影響.傳感器采用的彈性膜片結構,壓力測量光纖直接與膜片連接,膜片在壓力作用下產生軸向位移,進而拉動壓力測量光纖以實現(xiàn)壓力傳感;溫度測量光纖單獨固定,采用的進水腔結構,在保證光纖免受海水沖擊的情況下直接與海水接觸,實現(xiàn)快速測溫,同時實現(xiàn)溫度補償.

通過將光纖光柵固定在懸臂梁的上下表面,提出一種基于光柵的應力傳感器,這種傳感器首次提出將光柵通過預緊的方式將其兩端粘貼在懸臂梁上,可以有效遏制因光柵應變不均而產生的反射峰啁啾變化,同時能提供溫度補償。通過實驗證明了這種傳感光柵反射峰的波長變化隨應力的增加呈良好線性關系。增加了反射峰之間的距離變化,可達0.65nm。同時分辨力也有所提高,達到滿量程的1%。

為了有效縮小光纖光柵尺寸,提高光電轉換間的耦合效果。文章在基于光纖光柵的基本結構的基礎上,給出了在光纖光柵中插入四、五層金屬光柵的實現(xiàn)方法。該方法基于表面等離子體激元(surfaceplasmonpolaritons,spps)的光纖布拉格光柵,可以把原有的光纖光柵尺寸縮小一個量級,而且不增加光在光子器件中的損耗。仿真分析表明,spps在光傳播過程中可起到能量補償作用,并可產生增透現(xiàn)象。

將光纖光柵(fbg)封裝入以超磁致伸縮材料(gmm)與永磁體構成的傳感基座內形成系統(tǒng)核心傳感部件,并將其放置于電流形成的磁場中,構成電流傳感器。利用光纖邁克爾遜干涉儀(mi)對fbg波長的變化進行解調,從而獲得被測交流電流信號。實驗結果表明,檢測幅值100a~2000a的交變電流時,該傳感器對交變電流具有良好的線性響應。

提出并研究了一種線性腔結構的基于sesam(半導體可飽和吸收鏡)的被動調q光纖光柵摻鉺光纖激光器,該激光器無需采用偏振控制器控制激光偏振態(tài),簡化了調q激光器的結構。該激光器的中心波長為1549.975nm,閾值功率為143mw,斜效率為1.2%。當泵浦功率從149mw增加到180mw時,脈沖重復頻率從5.431khz增加到9.778khz。當泵浦功率為155mw時,激光脈沖的能量為5.6nj,重復頻率為6.538khz,脈沖寬度為40μs。

本文通過對光纖結構及原理的了解,解釋了光纖中光波傳播的主要特點。在了解了光纖光柵傳感器構造及工作原理的同時,以鋼板-混凝土結構材料為實驗模型,利用光纖光柵傳感器作為檢測儀器,通過在鋼板-混凝土材料構成的橋面上布置不同數(shù)量和種類的fbg,同時認為施加不同載荷,觀察fbg的檢測結果和檢測數(shù)據。實驗證明,光纖光柵傳感器對于鋼板-混凝土組成的結構進行的無損檢測,其安全系數(shù)和檢測效率較其他無損檢測技術具有明顯的優(yōu)勢。

光纖光柵位移傳感器

針對纜索局部埋植傳感器測試索力的特殊要求,特制光纖光柵應變傳感器,傳感器封裝保證光纖光柵植入纜索的成活率,減敏結構設計保證纜索索力測試的大應力監(jiān)測要求。針對應變傳感器與鋼絲的2種連接方式,即傳統(tǒng)的結構膠連接和特制的抱箍機械連接方式進行了張拉性能測試。由標定的傳感器力敏系數(shù)可知,在鋼絲產生5000×10-6的應變變化下,光纖光柵實際中心波長變化不超過2900pm,達到了減敏效果,傳感器可以滿足大索力長期測試要求。