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分布式本征型法布里-珀罗传感器的研究

物理学报 2015年第5期64卷 110-115页

作者：桂鑫胡陈晨谢莹李政颖武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070 武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室武汉430070

本文介绍了一种单模-多模-单模结构的本征型法布里-珀罗传感器,通过对传感器中渐变型多模光纤的光场分布进行分析和仿真,实现了传感器腔长的优化设计,大大降低了插入损耗,增强了传感器复用能力.实验证明串联复用中的单个传感器的优化后... 详细信息

本文介绍了一种单模-多模-单模结构的本征型法布里-珀罗传感器,通过对传感器中渐变型多模光纤的光场分布进行分析和仿真,实现了传感器腔长的优化设计,大大降低了插入损耗,增强了传感器复用能力.实验证明串联复用中的单个传感器的优化后的插入损耗从4 d B减少至0.83 d B,多个级联复用时损耗变化平缓,温度测试结果表明级联的12个传感器均具有较好的灵敏度和线性度.

关键词：光纤传感器本征型法布里-珀罗传感器分布式传感

基于色散效应的光纤光栅高速高精度解调方法研究

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物理学报 2017年第1期66卷 112-120页

作者：李政颖周磊孙文丰李子墨王加琪郭会勇王洪海武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室武汉430070 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070

利用普通单模光纤(SMF)与色散补偿光纤(DCF)分别具有正色散和负色散系数特性,实现光纤光栅阵列的高速高精度解调.系统采用全光纤结构,仅需发出单一高速光脉冲,即可根据反射光脉冲时延差同时获取各个光栅的波长与位置信息,大幅提高了光... 详细信息

利用普通单模光纤(SMF)与色散补偿光纤(DCF)分别具有正色散和负色散系数特性,实现光纤光栅阵列的高速高精度解调.系统采用全光纤结构,仅需发出单一高速光脉冲,即可根据反射光脉冲时延差同时获取各个光栅的波长与位置信息,大幅提高了光纤光栅解调速度;通过建立DCF-SMF双通道和色散差矫正模型,削弱了温度变化及色散值误差对系统解调精度的影响.实验表明,本方法解调速率可达1 MHz,解调过程受传感网络光纤及双通道温变影响较小,具有良好稳定性及高精度;5—75?C温度扰动实验中,传感网络传输光纤温变时系统解调均方差16.8 pm,DCF-SMF双通道受温度扰动时系统解调均方差为11.9 pm,恒温下系统长时间解调时均方差为6.4 pm;应力实验中,解调线性度可达0.9998,解调精度约为8.5 pm.

关键词：光纤传感普通单模光纤色散补偿光纤高速高精度

基于连续扫频光时域反射的全同弱光栅高速解调方法

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物理学报 2016年第20期65卷 129-138页

作者：王一鸣胡陈晨刘泉郭会勇殷广林李政颖武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室武汉430070 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070

具有大容量复用能力的全同弱反射光栅已成为光纤传感领域的研究热点,然而现有的全同弱光栅时分复用解调技术存在解调复杂和响应时间长等问题.针对此问题,本文提出了一种连续扫频光时域反射的高速解调新方法.不同于光时域反射的脉冲光,... 详细信息

具有大容量复用能力的全同弱反射光栅已成为光纤传感领域的研究热点,然而现有的全同弱光栅时分复用解调技术存在解调复杂和响应时间长等问题.针对此问题,本文提出了一种连续扫频光时域反射的高速解调新方法.不同于光时域反射的脉冲光,本方法采用的是连续光扫频,利用光传输延时来实现不同位置的全同光栅在时域上的分离,利用光谱扫频实现光栅波长信息的解调,在系统解调工作阶段,一次扫频就能同时获取所有光栅的位置信息和完整的反射光谱波长信息.针对光谱高速扫频情况下光传输延时所引入的光栅波长解调误差,本文提出在系统初始阶段采用延时校准方法,通过不同的光谱扫频速度,获取各个光栅固有的延时时间参量,确定各光栅位置,消除光传输延时,完成各光栅的波长解调.实验对18个全同弱光栅组成的传感网络进行了初始校准、静态温度和动态振动实验,结果表明,对全同弱光栅的解调误差小于15 pm,分辨率1 pm,线性度达0.998,系统可分析60 kHz内的频谱信息,解调频率高达120 kHz.

关键词：全同弱反射光栅连续扫频光高速解调延迟校准

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基于色散补偿光纤的高速光纤光栅解调方法

物理学报 2015年第23期64卷 134-138页

作者：李政颖孙文丰李子墨王洪海武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070 武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室武汉430070

本文提出并论证了一种光纤光栅高速解调的新方法,利用色散补偿光纤的色散效应,将光纤光栅的波长漂移信息转换成时域信息.采用脉冲激光器作为光源,仅需一个光脉冲可获取单根光纤上所有光纤光栅的反射光脉冲,再根据各个光栅反射回光脉冲... 详细信息

本文提出并论证了一种光纤光栅高速解调的新方法,利用色散补偿光纤的色散效应,将光纤光栅的波长漂移信息转换成时域信息.采用脉冲激光器作为光源,仅需一个光脉冲可获取单根光纤上所有光纤光栅的反射光脉冲,再根据各个光栅反射回光脉冲的延时变化即可实现波长的解调.本方法可用于准分布光纤光栅传感网络解调,系统采用全光纤结构,无需波长扫描,大大提高了解调速度.本文搭建了测试系统进行实验验证,对3个光纤光栅组成的准分布式传感网络进行了解调,实验结果表明,解调出的光纤光栅布喇格波长线性度好,解调速度最高可达1 MHz,采样数据取10次平均后解调线性度可达0.9969,解调误差约为27.8pm.

关键词：光纤光栅波长解调色散高速

基于温度补偿方法去敏的新型光纤光栅压力传感器

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仪器仪表学报 2009年第11期30卷 2342-2346页

作者：王俊杰刘波张丰涛张东生武汉理工大学光纤传感与信息处理教育部重点实验室武汉430070

本文阐述了一种带温度补偿、基于平面薄板结构的新型光纤光栅压力传感器。作为弹性体的压力敏感薄板,其硬心通过一L型刚性位移传递机构拉动压力敏感FBG;温度去敏通过被动温度补偿和残留温度效应实时修正来解决。传感器性能指标测试如下... 详细信息

本文阐述了一种带温度补偿、基于平面薄板结构的新型光纤光栅压力传感器。作为弹性体的压力敏感薄板,其硬心通过一L型刚性位移传递机构拉动压力敏感FBG;温度去敏通过被动温度补偿和残留温度效应实时修正来解决。传感器性能指标测试如下:重复性0.066%FS,回程误差0.846%FS,线性度0.102%FS,传感器精度±0.591%FS;在–30℃到+80℃范围内,传感器零点漂移为+1.7208%FS,灵敏度漂移为+0.0104%FS,传感器温漂为+1.7312%FS。

关键词：光纤光栅压力传感器平面薄板结构温度补偿传感器温漂零点温漂灵敏度温漂

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光纤气体传感器解调方法的研究

物理学报 2009年第6期58卷 3821-3826页

作者：李政颖王洪海姜宁程松林赵磊余鑫武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室武汉430070

利用可调谐激光光谱技术并结合二次谐波检测的波长调制方法对气体浓度进行检测,大大提高了检测灵敏度.然而光的传输和电路自身延时都会产生未知的相位延时,含有气体浓度信息的被测信号和二倍频参考信号的相位差变化严重影响二次谐波信... 详细信息

利用可调谐激光光谱技术并结合二次谐波检测的波长调制方法对气体浓度进行检测,大大提高了检测灵敏度.然而光的传输和电路自身延时都会产生未知的相位延时,含有气体浓度信息的被测信号和二倍频参考信号的相位差变化严重影响二次谐波信号测量结果.本文设计出一种4路乘法锁相解调电路,设计中分别用正弦信号和余弦信号对被测信号进行解调,经积分电路后得到两路分别与相位差的正弦值和余弦值相关的解调信号.将两路解调信号平方,再通过加法器相加后消除相位差,得到完全与相位差无关的幅值信号.实验证明当被测信号相位在0°—90°变化时,解调得到的二次谐波信号保持不变,很好地提高了系统检测结果的稳定性.

关键词：可调谐半导体激光吸收光谱波长调制解调电路相位差

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基于光纤陀螺的桥梁微小形变检测技术

中国惯性技术学报 2016年第3期24卷 415-420页

作者：甘维兵胡文彬张瑶刘芳李盛符晶华武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室武汉430070 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070

桥梁是现代交通运输业最重要的组成部分,形变又是评价桥梁结构健康状况最重要的指标之一。考虑到传统形变检测技术存在诸多不足,为了实现桥梁微小形变的快速、连续检测,准确直观地定位桥跨最大下挠处,提出了基于光纤陀螺(FOG)的微小形... 详细信息

桥梁是现代交通运输业最重要的组成部分,形变又是评价桥梁结构健康状况最重要的指标之一。考虑到传统形变检测技术存在诸多不足,为了实现桥梁微小形变的快速、连续检测,准确直观地定位桥跨最大下挠处,提出了基于光纤陀螺(FOG)的微小形变检测新方法,设计出了基于FOG的桥梁连续线形检测系统(CDMS)。通过对标定路段和大型跨江桥梁结构线形进行测试,并辅以水准仪进行数据比对,结果表明:对于100 m的标定路段,检测精度可以达到5 mm;对于跨径为400 m的跨江大桥,检测精度可以达到2 cm。基于FOG的线形检测系统在桥梁结构测试过程中,无需封路,不影响交通,具有方便、快捷、测量点连续、精度高等特点,尤其是在大跨桥梁的微小形变检测中具有传统技术无可比拟的优势。

关键词：桥梁工程微小形变光纤陀螺连续线形最大下挠

光纤Fabry-Perot传感器的Fibonacci-MMSE联合解调算法

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光子学报 2015年第9期44卷 162-167页

作者：尹嘉笛周次明欧艺文李蒙蒙武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070 武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室武汉430070

提出一种基于Fibonacci与最小均方差联合解调光纤法布里-珀罗传感器腔长的算法.利用Fibonacci搜索方法,在一系列估计值中快速搜索到对应的最小均方差的数值,并作为腔长解调结果.仿真分析了算法迭代次数与解调准确度之间的关系并进行温... 详细信息

提出一种基于Fibonacci与最小均方差联合解调光纤法布里-珀罗传感器腔长的算法.利用Fibonacci搜索方法,在一系列估计值中快速搜索到对应的最小均方差的数值,并作为腔长解调结果.仿真分析了算法迭代次数与解调准确度之间的关系并进行温度测量实验.结果表明,该算法的理论平均解调误差小于2×10-5 pm,与实际腔长的拟合度优于0.9999,解调动态范围可达2.5mm;实验中,该算法腔长解调分辨率为0.15nm,对应的温度分辨率达0.03℃,解调时间少于0.03s,具有解调准确度高和运算速度快等优点.

关键词：光纤法布里-珀罗传感器解调均方差 Fibonacci搜索方法分辨率误差快速度

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脉冲激光沉积PMN-PT薄膜及其性能研究

光子学报 2008年第3期37卷 494-497页

作者：童杏林姜德生刘恋刘忠明武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室武汉430070

以较低温度烧结获得的PMN-PT块材料为靶,采用脉冲激光沉积方法在石英衬底上制备了PMN-PT薄膜,研究了后续退火处理对PMN-PT薄膜的结构及光学特性的影响.结果显示,采用脉冲激光沉积可获得质量较好的钙钛矿结构的PMN-PT薄膜,优化的后续退... 详细信息

以较低温度烧结获得的PMN-PT块材料为靶,采用脉冲激光沉积方法在石英衬底上制备了PMN-PT薄膜,研究了后续退火处理对PMN-PT薄膜的结构及光学特性的影响.结果显示,采用脉冲激光沉积可获得质量较好的钙钛矿结构的PMN-PT薄膜,优化的后续退火温度大约在550℃～750℃之间.

关键词： PMN—PT薄膜脉冲激光沉积结构光学特性