- 张媛媛;李瑞亚;黄俊;魏莉;谭跃刚;
为了满足不同场合的应变测量需求，提出了一种基于圆环结构的灵敏度系数可调光纤光栅（FBG）应变传感器。通过调节弹性基片上圆环的几何参数来实现灵敏度的灵活调控，同时利用温度补偿FBG消除环境温度变化对测量结果的干扰。建立了传感器的理论模型，并研制出一种减敏型FBG应变传感器，通过有限元仿真和实验验证了该传感器的测量性能。实验结果表明:该传感器在±3 000με量程范围内的灵敏度为0.49 pm/με，线性相关系数达到0.99以上；同时，其重复性误差为0.68%，迟滞误差为2.96%，显示出良好的稳定性和可靠性。
2025年02期 v.49;No.347 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1268K] - 张雅博;裴广奥;叶云霞;戴子杰;
为了解决传统农药检测方法复杂预处理和低灵敏度的问题，提出了一种基于激光制备的金纳米颗粒（AuNPs）复合太赫兹（THz）超材料传感器。通过皮秒激光直写和纳秒激光扫描技术，分别制备了周期性双U形超材料阵列和AuNPs，并将两者结合以增强THz波与分析物的相互作用。仿真和实验结果表明，AuNPs诱导的局部电场增强显著提升了传感器的灵敏度，复合传感器的THz谐振强度相比裸传感器提高了12倍以上。实验数据进一步显示，该传感器对百菌清的检测限可达10μg/m L。
2025年02期 v.49;No.347 7-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1262K] - 刘彦明;曹敏;孙安;项敢亮;
针对分布式光纤声传感系统信号信噪比过低的问题,提出一种基于时域局部广义最大互相关熵（TLGMCC）准则联合自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）与提升小波变换（LWT）的优化降噪方法。首先，使用自适应噪声完备CEEMDAN对原始信号进行分解，获取模态分量。接着，将原始信号与这些模态分量分割为多个时间局部片段，并计算它们对应时间局部片段的相关熵值。然后，通过LWT算法处理弱相关分量，最后重构剩余分量以完成去噪过程。实验结果表明：在5 km的传感距离和10 m的空间分辨率的条件下，系统的信噪比达到了54.36 d B，同时均方根误差降低至0.091。
2025年02期 v.49;No.347 11-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1369K] - 原娇杰;焦梦甜;赵杰文;
为了实现光纤传感网络中多个目标同时工作时的目标种类识别，设计了一种基于光纤传感网络的多目标分类识别算法。该算法以信号振幅、时长及频率作为目标信号的特征参量，构建了基于测试节点波长响应的解算模型。通过布喇格光纤光栅（FBG）组网的光纤传感网络进行信号采集，并对采集到的信号进行特征提取和分析。实验结果表明：在20 m×30 m的测试区域内，对4种典型的振动源进行了波长响应测试。4种目标具有不同的信号特征：目标1的信号波长振幅均值为1 250 pm，具有约120 ms的周期特征；目标2和3的信号波长振幅均值在150～350 pm之间；目标4的信号波长振幅均值超过3 200 pm，时长大约15 s。
2025年02期 v.49;No.347 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1524K] - 陈炜垠;武向农;
针对现有的锥形光纤耦合微管腔回音壁模式（WGM）存在耦合区域锥腰部分的机械强度不高及鲁棒性较弱的问题，提出了一种基于楔形光纤（WSF）的微管腔折射率传感器。通过引入WSF端面来激发倏逝场并与微管腔耦合形成WGM，采用时域有限差分法（FDTD）建立理论模型，深入研究了楔角、管壁厚度及微管腔外径对折射率传感特性的影响。仿真结果表明：当楔角为20°，管壁厚度为1μm，微管腔外径为110μm时，传感器的折射率灵敏度为326.5 nm/RIU，品质因子为3.236×103，分辨率为6.12×10-5RIU；该传感器用于葡萄糖浓度检测时，灵敏度为0.085 nm/mM，分辨率为0.23 mM。
2025年02期 v.49;No.347 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K] - 赵怀亮;杨润平;赵少华;苏润梅;陈林毓;尚秋峰;姚国珍;
为提高输电线路覆冰监测的识别准确率和实时性，提出了一种基于类内类间距离与自适应增强随机配置网络（Ada Boost-SCN）的分类识别方法。首先，对相位敏感光时域反射仪相位信号进行类内距离和类间距离的联合评估，通过评分策略实现全特征向量的降维筛选，从而提取关键敏感特征；随后，采用Ada Boost-SCN算法进行覆冰等级分类，该算法以随机配置网络作为基分类器，通过迭代优化构建强分类模型。实验结果表明，该方法在测试集上的平均识别准确率达到94.7%，相比传统方法提高了2%～5%，计算用时从0.54 s降低至0.32 s。
2025年02期 v.49;No.347 29-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K] - 张振鹤;刘丰年;张国敬;赖榕;张竣凯;黄逸轩;钟晴;龙晟;
为了优化相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR）系统的信号解调质量、空间分辨率及振动定位性能，基于外差相干探测的Φ-OTDR系统通过欠采样和同相正交（IQ）解调技术，研究了低通滤波器（LPF）截止频率对系统性能的影响。实验中采用窄线宽激光器、声光调制器、平衡探测器等搭建系统，并设置5种不同截止频率（12.5、10、7.5、5、2.5 MHz）的LPF进行对比分析。实验结果表明：当LPF截止频率为7.5 MHz时，解调信号的信噪比（SNR）达到最高值（40 d B），且不同采样点间的信号质量更稳定；同时，LPF截止频率对系统空间分辨率无显著影响，但对振动定位存在一定误差（约2～5 m）。
2025年02期 v.49;No.347 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1951K] - 熊培元;徐韶华;黎恒;陈大华;陈聪;杨松;杜浩;
针对传统相位差分法在振动定位中因信噪比不足导致的定位精度低和信号恢复困难问题，提出一种基于相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR）的滑动方差变分模态分解（SV-VMD）振动定位及信号恢复方法。SV算法通过滑动窗口计算相位差分方差，选取振动点前10 m的相位作为修正参考相位，有效抑制累积噪声；VMD通过多尺度分解分离有效信号分量与趋势噪声，消除正交解调引入的直流偏移。实验结果表明：与传统相位差分法相比，SV算法使系统信噪比提升12 d B（从14 d B至26 d B），并在多振动源场景下清晰分辨了400 m和650 m处的干扰事件；经参数优化（惩罚因子α=100，模式数K=3）的VMD算法成功恢复了三角波信号，显著抑制了非振动相关噪声。
2025年02期 v.49;No.347 40-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1746K] - 冯士强;黄勇林;杨文新;
为解决光纤光栅传感器存在的温度交叉敏感问题，提出了一种基于少模光纤长周期光栅的新型传感系统。该系统利用少模光纤能传输基模和少量高阶模的特性，通过调整光栅周期实现纤芯模与包层模的有效耦合。系统由2个周期不同的长周期光栅通过耦合器连接而成，并接入宽带光源和光谱仪。利用矩阵法分析不同温度和应变条件下光栅中纤芯模与包层模耦合的灵敏度差异，以实现温度和应变的同时测量。实验结果表明：在0～100℃温度范围内，光栅波长发生红移，耦合后在波谷Peak1、Peak2处的温度灵敏度分别为0.512 86、0.761 43 nm/℃；在应力为0～500με时，光栅波长发生蓝移，2个波谷处的应变灵敏度分别为-0.138 57、-0.082 29 nm/με。
2025年02期 v.49;No.347 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1545K]