- 贾振安;张恒;高宏;禹大宽;刘钦朋;
光纤激光传感技术是光纤传感技术中的重要组成部分。首先介绍了光纤激光传感技术的原理,然后分析了基于单一结构和双结构的10种光纤激光传感器的原理和特性,并对比了2种传感结构的应用情况和温度灵敏度,最后从解调方式、多参量测量以及提升检测范围等3个方面对光纤激光传感技术进行了总结和展望。
2024年01期 v.48;No.340 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K] - 黄新敬;程彤遥;马金玉;张志鹏;黄漪;李健;
针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线重构算法和获得的应变数据重构结构各点的动态位移,然后运用卡尔曼滤波算法将曲线重构算法导出的位移数据与同位置处的单点加速度数据相融合,获得更为准确的位移数据。实验结果表明:该方法可成功重构出监测结构任意时刻的振动形态,悬臂铝板和简支管道的振动位移重构相对均方根误差分别小于5.5%和7%。
2024年01期 v.48;No.340 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2522K] - 王婷婷;柯炜;王秀婷;
为了进一步提高马赫-曾德尔(MZ)光纤应变传感器的灵敏度,设计了一种基于并联游标效应的MZ光纤应变传感器增敏解调系统。该系统由传感干涉仪和参考干涉仪并联组成,2个干涉仪都是单模-无芯-少模-单模(SNFS)结构的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。通过提取2个SNFS-MZI传输信号的差频成分并跟踪其波谷的移动,提高系统应变灵敏度。此外,通过单独提取参考干涉仪的干涉谱,从而消减应变测量时的温度串扰。实验结果表明:该系统的应变灵敏度为7.39 pm/με,约为单个传感干涉仪的应变灵敏度5倍;通过调节参考干涉仪和传感干涉仪的传感臂长,可以灵活调节MZ光纤应变传感器增敏解调系统的灵敏度性能。
2024年01期 v.48;No.340 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1855K] - 杨苏凡;张春熹;王夏霄;
为了降低传统分布式声学传感器(DAS)系统复杂度并提高信噪比(SNR),提出了一种基于半导体光放大器的光纤环形激光器(SOA-FRL)的DAS系统。该系统用SOA-FRL取代了传统的DAS系统中的窄线宽激光器和脉冲调制器,实现了高稳定的光脉冲输出;采用双脉冲外差探测方法,实现了精确的声信号探测和声源定位。实验结果表明:在频率为1 kHz、幅值为1.14 rad的声信号作用下,所提系统的解调SNR高达38.25 dB,空间分辨率为12 m。
2024年01期 v.48;No.340 18-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1630K] - 臧益鹏;李现勤;吴松桂;葛菲;王炜廷;顾文华;
针对信号中噪声影响的问题,提出了基于改进小波变换的光时域反射仪(OTDR)事件检测方法。首先通过对小波去噪算法进行改进,获得新的阈值选取方式和阈值判断函数,然后结合小波模极大值法和斜率法定位测量光纤发生事件位置和光纤始末端位置,计算事件衰减损耗的同时对事件进行分隔和误判消除。仿真和实验结果表明:所提方法的定位精准度较高,反射事件和非反射事件的计算位置偏差分别小于5 m和15 m;测量光纤的事件检测分析结果与光纤连接位置及光纤总长度相符。
2024年01期 v.48;No.340 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 2048K] - 杨明聪;黄勇林;钱宇阳;
为了提高系统的温度灵敏度,设计了一种基于倾斜光纤光栅(TFBG)边缘滤波的光纤布喇格光栅(FBG)温度传感器。该系统在常规的TFBG边缘滤波解调系统上引入一个光纤环形镜,将从TFBG透射的光信号反射回来,使其能再次通过TFBG,以增加TFBG透射谱的深度,并对传感光栅进行封装。实验结果表明:封装前和封装后的传感光栅在所测量的温度区间内中心波长的漂移量分别为0.55 nm和7 nm,封装后的漂移量扩大了十多倍;同时,由于TFBG边缘滤波解调传递函数的斜率得到提高,传感器波长解调后的温度灵敏度也得到了改善,是未级联光纤环形镜传感器的1.6~2.4倍。
2024年01期 v.48;No.340 29-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K] - 单义婷;赵丽娟;张智娟;黄梓朦;
为了进一步提高光学折射率传感器灵敏度,设计了一种金属-介质-金属(MIM)波导结构耦合椭圆八字形谐振腔的折射率传感器。首先,理论分析了该传感结构的原理及关键性能指标;然后,使用有限元分析仿真软件构建了仿真结构,研究其传感性能。仿真结果表明:当a=540 nm、b=340 nm、g=10 nm、l=70 nm时,所设计的传感器的灵敏度可以达到1 323 nm/RIU,对应的品质因数可以达到16。
2024年01期 v.48;No.340 34-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 2019K] - 彭江;王静;
为了进一步提升生物传感器传感性能,设计了一种基于表面等离子共振(SPR)效应的深刻蚀微开口双芯对称D型光子晶体光纤(PCF)传感器。该传感器采用堆叠、拉伸技术和化学气相沉积(CVD)技术制备,具有2种不同直径的气孔,且这2种气孔呈对称结构。介绍了采用该传感器的葡萄糖浓度检测系统原理,仿真分析了金属材料、气孔参数、抛光参数对传感器性能的影响。仿真结果表明,当折射率检测范围为1.26~1.41时,传感器的最大波长灵敏度、分辨率和葡萄糖浓度检测灵敏度分别可达24 600 nm/RIU、4.06×10~(-6)RI U和2.73 nm/(g·L~(-1))。
2024年01期 v.48;No.340 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 2817K] - 莫巧灵;
为了比较基于Lorent zi an模型与伪Voi gt模型的2种谱拟合算法的准确性,基于布里渊散射的分布式光纤传感原理,首先比较了实测布里渊谱的Lorent zi an模型和伪Voi gt模型的计算结果,然后通过伪Voi gt模型数值生成了具有不同形状和信噪比的布里渊谱,并分别采用基于Lorent zi an模型与伪Voi gt模型的谱拟合算法计算了布里渊频移。最后,对这2种算法的准确性进行了比较。仿真结果表明,在不同布里渊谱形状和信噪比条件下,基于Lorent zi an模型与伪Voi gt模型的谱拟合算法的计算准确性相近,但前者的计算量小于后者。
2024年01期 v.48;No.340 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2531K]