作者单位
摘要
1 中北大学 省部共建动态测试技术国家重点实验室,山西 太原 030051
2 中国航发四川燃气涡轮研究院 高空模拟技术重点实验室,四川 绵阳 621700
针对发动机进气口总温总压测量的需求,设计了一种滞止罩式总温总压光纤复合探针。首先,利用有限元法对探针结构进行气动仿真,分析了探针结构参数对测量结果的影响。在此基础上,制造了总温总压光纤复合探针,并搭建了静态测试系统测试了其工作性能。实验结果表明,总温总压光纤复合探针可以工作在150 ℃,0.25 MPa的温压复合环境中,在常温至150 ℃范围内总压传感器的最大非线性度为0.5%,常压环境下总温传感器最大非线性度为4.04%。最后,根据温度数据完成了压力参数的温度解耦,全温区压力测量误差不超过1.55%。设计的总温总压光纤复合探针直径为5 mm,有效减少了探针对流场的干扰。
总温总压 滞止罩 法布里-珀罗 光纤布拉格光栅 温度解耦 total temperature and pressure stagnation cover Fabry-Perot fiber Bragg grating temperature decoupling 
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220685
作者单位
摘要
中北大学 省部共建动态测试技术国家重点实验室,太原 030051
针对在多腔型法布里-珀罗传感器中难以提取动态信号的问题,提出了一种用于多腔型法布里-珀罗传感器的三波长解调技术。该解调技术使用放大自发辐射光源和三个固定中心波长的宽带光纤滤波器,使干涉现象仅发生在多腔型光纤法布里-珀罗传感器的短腔中,以此提取较短腔的三个干涉信号。建立了校正算法和反正切算法来提取振动信号。实验结果表明,该解调技术成功提取了频率为1 kHz、峰峰值幅度为2.6 μm的振动信号。解调速度为500 kHz,解调分辨率为0.25 nm。该解调技术具有系统紧凑、成本低、速度快、鲁棒性高等优点,在多腔型法布里-珀罗传感器方面有巨大的潜力。
法布里-珀罗腔 光纤传感器 三波长解调算法 低相干干涉 腔长解调 Fabry-Pérot cavity Fiber optics sensor Three-wavelength demodulation algorithm Low coherence interference Cavity length interrogation 
光子学报
2022, 51(9): 0906005
作者单位
摘要
中北大学 仪器与电子学院 动态测试技术省部共建国家重点实验室,太原 030051
提出并实验验证了一种全石英光纤法布里-珀罗高温动态压力传感器,利用MEMS技术及三层石英玻璃高温热压键合技术实现了传感器敏感单元的批量化制造。为了减小传感器的温度系数,将敏感单元、中空石英管及镀金光纤通过CO2激光熔接技术进行熔接,从而实现全石英结构光纤压力传感器的制作。对制作的传感器进行了高温静压及常温动压测试,高温静压实验结果表明传感器能在800 ℃,1 MPa温压环境下正常工作,且传感器表现出了良好的高温稳定性及超低温度系数(0.069 nm/℃)。常温动压测试结果表明传感器能实现2 kHz的动态压力测量。由于该种传感器具有全石英无胶粘结构,可批量化制造敏感单元以及超低温度系数的优点,使得该种全石英光纤法布里-珀罗动态压力传感器在高温环境下的动态压力测量领域具有潜在的应用潜力。
光纤传感器 法布里-珀罗 干涉 石英 压力测量 Fiber optics sensors Fabry-Perot Interferometry Silica Pressure measurement 
光子学报
2022, 51(6): 0606005
作者单位
摘要
1 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原 030051
2 北京宇航系统工程研究所,北京 100171
3 北京首都航天机械有限公司,北京 100076
针对当前国产光离子气体传感器因精度较小、成本较高而一直无法广泛应用的技术难点问题,提出了一种通过改进结构将射频紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块分离的方法。基于光离子化和抗电磁干扰的机理,深入探讨了传感机制和减弱噪声的方法,设计研制电源模块、紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块等解调电路模块。设计特殊的外壳结构,使之在屏蔽外界干扰的同时,也降低了高压交流电给微弱电流检测模块带来的噪声干扰,进而提高了传感器的测试精度。构建了整体传感器的测试与标定系统。理论与实验结果表明:该传感器线性度良好,重复性为1.8%,在室温下工作稳定,可以应用到环境测量中。同时,所设计的传感器因其体积小、灵敏度高和响应快等优点,为其使用的便捷性和测量的实时性提供了可靠的解决方案。
光离子化 解调电路 电磁干扰 降噪 photoionization demodulator circuit electromagnetic interference noise reduction 
红外与激光工程
2020, 49(8): 20190576
张琛琛 1,2毛海央 2,3,*白乐乐 4熊继军 1[ ... ]陈大鹏 2,3
作者单位
摘要
1 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,动态测试技术山西省重点实验室,山西太原030051
2 中科院学院微电子研究所 智能感知研发中心,北京100029
3 江苏创芯海微科技有限公司,江苏无锡214001
4 山西大学 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西太原030006
传统地,MEMS红外探测器响应时间的测量需要基于黑体辐射源、斩波器、水冷装置等设备搭建一套复杂的测量系统,然而斩波器的遮挡区域和透光区域具有一定的面积,其按某频率工作时会消耗一定的时间,而测试所得的器件响应时间无法排除斩波器的工作耗时,导致测试结果存在较大误差,所测响应时间为14.46ms。为解决这一问题,提出了一种以钛宝石激光器为辐射光源,利用声光调制器构建纳秒级激光脉冲,MEMS红外探测器响应激光脉冲的作用输出脉冲电信号,很好地规避了测量系统中设备工作耗时引入的时间参数,所测响应时间仅为3.13ms。由此可见,传统方法中斩波器工作耗时引入的时间误差甚至超过器件响应时间的300%,充分证明了此方法可以有效解决这一问题,进而为MEMS红外探测器以及其它光学探测器性能参数的测试与计量提供了一种新的方法。
激光脉冲 MEMS红外探测器 响应时间 斩波器 laser MEMS IR detectors response time chopper 
红外与毫米波学报
2020, 39(5): 619
李奇思 1,2梁庭 1,2雷程 1,2李旺旺 1,2[ ... ]熊继军 1,2
作者单位
摘要
1 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术国防科技重点实验室, 山西 太原 030051
利用355 nm全固态紫外激光对硼硅玻璃进行了直写刻蚀实验,采用单一变量法探究了激光能量密度、重复频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数对刻蚀结果的影响。研究结果表明,激光能量密度过大时,玻璃易发生严重的崩边裂损现象; 等离子体屏蔽效应随激光能量密度的增大而增强,刻蚀深度减小; 随着重复频率的减小,通道边缘碎裂的现象减轻,刻蚀深度增大; 减小扫描间距可有效改善沟道底面的平整度; 刻蚀深度随扫描次数的增多而增大,同时沟道锥度增大。在较优的加工参数下,实现了宽度为84.8 μm,刻蚀深度为178 μm,底面较平整,沟道垂直度达89.580°的L型微通道的直写刻蚀。
激光技术 激光制造 全固态紫外激光 硼硅玻璃 微通道刻蚀 
中国激光
2018, 45(8): 0802003
作者单位
摘要
1 中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030051
2 中国科学院微电子研究所 智能感知研发中心,北京 100029
基于等离子体再聚合技术制备了纳米纤维—纳米锥双层森林结构,并通过磁控溅射工艺在结构表面引入金属纳米颗粒实现了双层复合纳米森林结构,工艺流程简单便捷,与常规微纳加工工艺兼容性好,易于实现大面积的并行加工.将纳米森林的陷光效应和金属纳米颗粒的表面等离激元效应相结合,对双层复合纳米森林结构的光吸收特性进行深入研究与探索,最终实现了该复合纳米森林结构在1.5~25 μm波长范围内84.1%的平均吸收率.具有宽光谱高吸收光学特性的双层复合纳米森林结构有望在提高红外器件性能和拓展器件应用等方面获得广泛应用.
等离子体再聚合 纳米森林结构 表面等离激元 宽光谱高吸收 plasma repolymerization nanoforests surface plasmon broadband high absorption 
红外与毫米波学报
2018, 37(2): 246
Huixin Zhang 1,2,3,4,*Lishuang Feng 1,2Yulong Hou 3,4Shan Su 3,4[ ... ]Jijun Xiong 3,4
Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology on Inertial Laboratory, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Precision Opto-mechatronics Technology Key Laboratory of Education Ministry, Beihang University, Beijing 100191, China
3 Key Laboratory of Instrumentation Science and Dynamic Measurement, Ministry of Education, North University of China, Taiyuan 030051, China
4 Science and Technology on Electronic Test and Measurement Laboratory, North University of China, Taiyuan 030051, China
Preparation and characterization of a liquid level sensor based on macro-bending coupling of fibers are demonstrated in this Letter. The sensitive component can be obtained through a twisting and twining structure of transparent cladding plastic fibers. The difference in light power originating from the surrounding media in the fibers is tested. The light power loss for different tested media and the fiber bending magnitude are investigated. The sensing measurements show that the coupling light power in the passive fiber decreases in accordance with increasing liquid level, whereas it exhibits a steady tendency in the case of the active fiber.
060.2370 Fiber optics sensors 060.2400 Fiber properties 060.2270 Fiber characterization 040.1880 Detection 
Chinese Optics Letters
2015, 13(8): 080601
作者单位
摘要
中北大学 仪器与电子学院, 山西 太原 030051
针对半导体激光器稳频技术中的饱和吸收法、塞曼调制法、基于原子二向色性的激光器锁定(DAVLL)法和去除多普勒背景的二向色性锁定(DFDL)法4种典型稳频方法进行了稳定性、操作性、抗干扰能力等方面的对比分析,概括了调制和非调制稳频方法的优缺点,为相关实验选择合适的稳频方法提供依据。
半导体激光器 稳频 频率调制 非调制 semiconductor laser frequency stabilization frequency modulation non-modulation 
光学仪器
2015, 37(2): 122
作者单位
摘要
中北大学 电子测试技术国家重点实验室, 太原 030051
为了满足高精密测量领域对半导体激光器高稳定度的要求,设计了一种高稳定度、低噪声的半导体激光器控制系统.该控制系统由电流驱动和温度控制两部分组成,电流控制部分采用负反馈控制保持电流稳定,温度控制部分采用高度集成的MAX1978作为主控芯片,驱动半导体制冷器进行温度补偿.经过实验验证,电流在200mA范围内连续可调,电流控制精度高达1μA,在3kHz~100kHz带宽内交流噪声有效值小于300nA,长期温度漂移小于2m℃.结果表明,该系统可用于驱动分布式反馈外腔半导体激光器和分布式布喇格反射半导体激光器.
光电子学 控制系统 高稳定度 低噪声 optoelectronics control system high stability low noise 
激光技术
2015, 39(3): 316

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