基于三芯光纤马赫-曾德尔干涉仪的应力不敏感矢量曲率传感器（英文）

设计并验证了基于三芯光纤马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer, MZI)的应力不敏感向量曲率传感器。该干涉仪的结构是在两个标准单模光纤之间熔融焊接一段三芯光纤形成的。由于三芯光纤的3个纤芯在同一平面上呈直线分布，因此在光纤弯曲时，会改变两个侧芯的参数。这种结构的干涉仪可以用于矢量曲率的测量。实验结果表明，随着曲率的增加，当弯曲方向为0°时，波长向短波长方向移动，最大曲率灵敏度为-29nm·(m^(-1))(-1))^(-1);当弯曲方向为180°时，波长向长波长方向移动，最大曲率灵敏度为41.09 nm·(m(-1);当弯曲方向为180°时，波长向长波长方向移动，最大曲率灵敏度为41.09 nm·(m^(-1))(-1))^(-1)。随着应力的增加，应力响应没有明显变化。该传感器可以实现应力不敏感的矢量弯曲测量。     

光纤光栅位移传感实验装置的设计与实现

针对传统的强度型光纤位移传感器安装复杂、漂移大等问题,采用光纤光栅新型位移传感器,设计并实现了一种波长编码、自校准和不受光强影响的新型光纤光栅位移传感实验装置。该实验装置简化了传统强度编码光纤传感器的安装过程,具有抗环境振动和温度补偿功能,对快速掌握新型光纤光栅位移传感原理和使用方法,提高光纤传感实用技能具有实际的意义。     

圆形双折射多孔光纤折射率传感器研究

设计一种可以工作在近红外区的新型圆形晶格结构的双折射多孔光纤表面等离子体共振折射率传感器.利用全矢量有限元法对传感器的传感特性进行详细的数值研究,研究结果表明:通过合理调节传感器的结构参数,该传感器能同时实现表面等离子体模和纤芯基模的相位匹配条件和损耗匹配条件,使表面等离子体模和纤芯基模产生完全耦合.此外,当待测样品折射率分布在1.33～1.35范围内时,传感器的波长灵敏度最高可达9 500 nm/RIU,且其折射率分辨率则高达1.05×10^(-6) RIU.     

FBG温度传感及解调的研究

从光纤光栅温度传感模型出发,分析研究光纤光栅的温度传感特性,比较裸光纤光栅与增敏光纤光栅的温度敏感性,在此基础上提出一种基于滤波法的光纤光栅解调系统,研究表明,此系统具有结构简单,操作方便,灵敏度高的优点。     

FBG温度传感及解调的研究

从光纤光栅温度传感模型出发,分析研究光纤光栅的温度传感特性,比较裸光纤光栅与增敏光纤光栅的温度敏感性,在此基础上提出一种基于滤波法的光纤光栅解调系统,研究表明,此系统具有结构简单,操作方便,灵敏度高的优点。     

光纤布拉格光栅超大容量传感网络分析仪

根据大型复杂结构的监测需求,研究了超大容量光纤布拉格光栅传感网络的传感器查询与波长解调原理,基于虚拟仪器技术设计了光纤光栅传感网络系统。虚拟仪器软件实现了信号分析与处理、网络通信、数据存储等功能。经实验验证,该分析仪单台仪器的测量点数达到1 000点以上,应变量程±800×10-6,温度量程±100℃。     

基于参考光栅的光纤光栅应变测量温度补偿

光纤光栅传感器能够进行温度、应变或其他诸多参量的测量,已经在一些大型建筑结构中广泛应用。实际测量时,温度和应变是同时存在的,无法分辨出应变和温度各自引起的波长变化,必须采取措施进行补偿或区分。设计了一种光纤光栅应变测量系统的温度补偿方案,该方案使用一个与测量光栅的温度特性相同的光纤光栅作为参考光栅,参考光栅只感受温度的变化,不受应变的影响。实验结果表明,补偿后基本消除由于温度变化引起的测量误差,测量结果的线性拟合度达0.998。     

基于衍射原理测量石英玻璃的热光系数

热光系数是描述热光效应的基本物理量之一。目前热光系数的常见测量方法是干涉法和光谱法，但均需复杂的实验设计和较高的仪器成本。为此，提出了一种基于衍射原理测量石英玻璃热光系数的方法，仅采用一台分光计即可实现石英玻璃热光系数的测量。通过测量石英光栅的第三级衍射光栅光谱随温度的漂移曲线，得到石英玻璃热光系数1.092×10^-5/K,与石英玻璃热光系数理论值1.0×10^-5/K非常接近。     

一种单芯高双折射光子晶体光纤的性能分析

通过在其纤芯区域引入两个小圆形空气孔设计了一种新型高双折射折射率引导型的光子晶体光纤.首先采用全矢量有限元法结合完美匹配层吸收边界条件数值分析该光子晶体光纤的基模模场分布特性.其次数值分析该光子晶体光纤的结构参数对基模双折射的影响,研究结果表明,该光子晶体光纤在1 400-1 700 nm波长范围内产生的模式双折射高达10^(-2)量级,它比传统的保偏光纤高约两个数量级;同时可以通过灵活调节孔径大小将双折射最高点调到需要的波长上.最后数值分析了该光子晶体光纤基模损耗特性受其结构参数的影响,得到该光子晶体光纤可以在1 400-1 700 nm波长范围内产生小于0.01 d B/km的限制损耗.     

基于晶界特征分布优化的FCC高熵合金耐蚀性提升

采用电子背散射衍射、动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱技术,针对FCC结构单相CoCrFeMnNi高熵合金,研究10%～40%冷轧退火合金的晶界特征分布(GBCD)及其在0.5 mol·L^-1 H₂SO₄溶液中的电化学行为。结果表明：10%冷轧退火使特殊晶界比例提升到初始状态(45%)的1.6倍(71.4%),组织形成大尺寸晶粒团簇,即实现了GBCD优化,而20%～40%冷轧退火导致特殊晶界比例显著下降。10%冷轧退火对该合金GBCD的优化,降低其自腐蚀电流密度至3.990×10^-6 A·cm^-2、提高膜层电阻至4.666×10⁴Ω·cm²以及增大电荷传递电阻至3 770Ω·cm²,使该合金表现出优异的耐蚀性。揭示了钝化膜致密性是控制该合金电化学反应的主导因素,提升特殊晶界比例可改善钝化膜致密性,促使膜层电阻急剧增大。     

基于啁啾光纤光栅的光栅内传感

本文在以基于光纤布拉格光栅（FBG）的传感器的基础上,介绍了啁啾光纤光栅（CBG）的光学特性、基于啁啾光纤光栅的光栅内传感的概念和在此基础上实现传感的途径。     

光学调谐技术在光纤光栅传感器中的应用

光纤光栅传感器是最近十年发展起来的一种新型光纤传感器,可用于应变（力）、温度、压力、液位的测量,与传统光纤传感器相比有许多优点。光纤光栅传感器的核心技术是光学调谐技术。目前,国外常用的调谐方法有:参考光纤光栅反射波长调谐匹配法、法布里-百洛透射波长调谐匹配法、激光源波长调谐匹配法、傅立叶变换先纤光谱仪法、马赫-曾德干涉仪信号读出法。本文对光纤光栅传感器的原理和应用等做了简述,并着重对各种先学调谐方法作了详细综述。     

光纤光栅温度监测系统及其在电力系统中的应用

比较电力系统中现行几种温度监测方案的优劣性,概述光纤光栅传感器的温度传感原理,并提出一个基于光纤光栅传感器的电力开关柜温度监测系统解决方案.     

基于荧光寿命与热辐射测温的30℃至800℃的光纤温度传感器

通过研究荧光型光纤温度传感和热辐射型光纤温度传感，该文设计了一种结合荧光寿命与热辐射测温的光纤温度传感器，适用温度为30～800℃。首先，改进了传统的荧光传感探针，采用石英玻璃棒代替光纤，可避免高温下光纤吸收和散射损耗导致的光传输效率下降。其次，利用耐高温的Y(P,V)O₄:Eu³⁺荧光材料进行中、低温段(低于400℃)的荧光寿命测温，获得材料荧光寿命与温度的关系；在中、高温段(高于300℃)，使用光功率计测得1 490 nm波长下光纤探针的热辐射功率与温度的关系，并拟合得到热辐射功率与温度的四阶表达式；然后，在两种测温方法都有效的温度重叠区(300～360℃)，使用荧光寿命测温值标定热辐射的功率与温度关系式，确保高温段的测温精度；最后，将荧光寿命测温与热辐射测温相结合，实现30～800℃范围内的温度测量。     

反卷积法提高光纤光栅传感器解调精度的分析

通过对反卷积的理论推导的介绍,实现对光纤光栅传感器Bragg波长移动的法布里一珀罗（F—P）腔解调精度的分析。把从F—P腔解调出来的、分辨率降低的光功率谱经过已知传感光栅的光功率谱进行反卷积运算,得到一个与被测光纤光栅光功率谱更为接近的光功率谱,使得被测信号得以恢复,从而提高光纤光栅波长位移测量精度。     

基于还原石墨烯和硫堇-金纳米粒子复合物的电化学DNA生物传感器的制备

制备基于石墨烯和硫堇-金纳米复合物放大信号的三明治型电化学DNA生物传感器.石墨烯-金纳米粒子复合物作为传感基质有效地增大电极的比表面积和导电性,导致大量一端修饰巯基DNA探针固定在其表面.同时制备信使DNA-硫堇-金纳米粒子复合物,在目标DNA存在时,信使DNA-硫堇-金纳米粒子复合物通过杂交反应链接在电极表面形成三明治结构.采用差示脉冲伏安法记录硫堇产生电化学信号作为传感信号.在最佳实验条件下,目标DNA浓度为1.00×10^-16mol·L^-1～1.00×10^-9mol·L^-1范围内,硫堇峰电流大小与完全互补DNA浓度的对数呈良好的线性关系,其检测限达3.5×10^-17mol·L^-1.     

任意变迹的窄带宽光纤布拉格光栅的制备(英文)

通过控制平台移动速度来控制紫外曝光量和2次曝光的方法实现任意变迹光纤布拉格光栅的制备.该方法采用连续氩离子激光作为紫外光源,不需要光强掩模板,通过对移动平台速度的编程控制可以获得任意的光栅结构参数,如长度、变迹包络、平均折射率改变量等.在2次曝光过程中,由于对2次紫外曝光量的精确控制,整个光栅的总平均折射率变化保持不变,从而避免了由此引起的啁啾而可以获得无旁瓣窄带宽的反射光栅.采用该方法制备了一根2 cm长的高斯变迹光栅,其反射带宽达到了0.15 nm,反射率约为95%.     

基于BP网络的光纤光栅传感器对温度和应变的同时测量

外界温度与光纤应变都会导致光纤光栅的中心波长发生偏移,由此引起光纤光栅传感器在测量时的温度与应变交又敏感问题。运用人工神经网络理论,建立光纤光栅测量系统的BP神经网络模型,对网络进行训练并评估,结果表明训练后的网络很好实现温度与应变的同时测量。     

新型变电站火灾监测技术之探讨

对具有强电磁干扰的变电站的火灾隐患进行预防和监测,多年来人们一直在探讨,如单独利用传统的电子传感器或采用新型的光纤光栅温度传感系统来实施远程监控,但由于传输导线的绝缘性能不稳定、光纤光栅传感器的成本较高、施工工艺复杂,故不能在电力火灾的监控中广泛采用.通过对烟雾火灾报警与光纤光栅测温相结合的探讨,不仅能对变电站的关键热点实施实时监测,而且还能对电力系统进行宏观监控以预防电力火灾.     

薄膜长周期光纤光栅双峰谐振效应特性研究

归于长周期光纤光栅的严格的相位匹配条件,研究了光栅周期、平均折射率变化、环境折射率和薄膜参数对长周期光纤光栅双峰效应的影响.研究发现光栅周期和平均折变量增加可以减小双峰距离,但平均折变量的增加极易导致光谱特性变差.给出了双峰距离随环境折射率变化的关系,发现应用镀膜长周期光纤光栅的双峰谐振效应可以有效提高光栅的折射率灵敏度.研究还发现,通过减小薄膜厚度或薄膜折射率可以减小两谐振峰之间的距离.