1 河北大学 物理科学与技术学院，河北 保定 071002
2 北京世维通光智能科技有限公司，北京 100083
为了使基于偏振调制原理的光纤电流传感器(FOCS)的温度误差达到工程应用要求，从理论上分析了FOCS的温度误差特性，分别采用最小二乘法、BP神经网络对FOCS进行温度补偿，实现了传感器的非线性温度误差校正，两种温度补偿算法的实验结果进行对比分析。结果表明，基于神经网络算法的温度补偿结果优于最小二乘法的补偿效果。最后，利用FOCS全温实验对其进行重复性实验验证，经神经网络算法校正后，FOCS在-5 ℃~ +50 ℃范围内的温度误差均小于0.5%。
偏振调制 光纤电流传感器 温度补偿 神经 polarization modulation fiber optic current sensor (FOCS) temperature compensation neural network
1 军械工程学院火炮工程系，石家庄 050003
2 湖南大学机械与载运工程学院，长沙 410012
车道检测算法的研究是智能车辆基于道路标识线或边界信息自主导航的首要环节。根据道路先验知识和驾驶员视觉处理经验，将道路图像分为近景和远景区域，近景区使用直线模型拟合车道线，远景区切换直线模型或三次曲线模型匹配车道线。融合道路图像的梯度幅值、梯度方向和灰度特征信息，建立概率判别函数，采用基于遗传算法操作的改进粒子群优化算法，快速搜索关于概率函数的最优模型参数，实现对车道的检测。对实际道路图像的试验结果表明，在路面存在阴影、光照不均匀、车辆遮挡以及车道标识线污损情况下，该算法都能很好地识别车道，具有很强的鲁棒性。
智能车辆 车道检测 切换模型 判别函数 粒子群优化 Key words: intelligent vehicle lane detection switch model discriminant function PSO
湖南大学计算机与通信学院, 湖南 长沙 410082
利用振幅调制连续波(CW)抽运，数值模拟了在噪声背景下不发生时域混叠的短脉冲序列和梳状频谱的产生。研究结果表明，振幅调制可以很好地改善短脉冲序列时域稳定性和梳状频谱稳定性，调制参量对输出信噪比和梳状频谱的稳定性起到关键作用；并得到了梳状频谱稳定性好的调制参量区域。
非线性光学 梳状频谱 调制不稳定性 信噪比 激光与光电子学进展
2011, 48(3): 031901
中国科学院半导体研究所 光电系统实验室，北京 100083
介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理，结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计，采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38 rad/Pa，实测灵敏度为1.5 rad/Pa，采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7 μPa，即9.5 dB.传感器在20～300 Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.
光纤传感器 光纤空气声传感器 麦克尔逊干涉仪 弹性盘片 Fiber-optic sensor Fiber-optic sound senor Michelson interferometer Flexural disk
中国科学院半导体研究所光电系统实验室, 北京 100083
研究了基于3×3耦合器的非平衡迈克耳孙干涉仪的相位特性。由光纤耦合器的散射矩阵理论,推导出了当3×3耦合器分光比不均匀时,干涉仪三路输出信号相位差的表达式。根据实际使用的3×3耦合器各通道的插入损耗,经计算与修正得到其散射矩阵,并求出干涉仪三路输出信号的相位差分别为120.21°、120.77°和119.02°,与理想值120°的偏差在1°以内。实验测得的干涉仪三路输出信号的相位差随时间随机变化,经分析是由光偏振态随机变化引起的。相位差与理想值120°的偏离均在1°以内,符合理论分析得到的结论。
光纤光学 迈克耳孙干涉仪 散射矩阵 3×3耦合器 相位特性
中国科学院半导体研究所光电系统实验室, 北京 100083
采用3×3耦合器的光纤光栅激光传感系统(FBGLS)的波长解调结果依赖于3×3耦合器的物理特性,解调结果会因3×3耦合器三路输出的直流项、干涉条纹可见度和相位差参数的不稳定而发生一定程度的失真。理论推导给出了标定参数的方法并实现了计算机编程,能够在较大信号时实时给出标定结果,同时给出了相应的解调方案。计算机模拟发现采用上述方法消除了由3×3耦合器三路输出的参数不稳定带来的谐波,实验中解调结果的对比表明该方法带来一定程度的改善,和标准参考传感器测量结果有很高的相关性,此外基于该解调方案的光纤光栅激光传感系统具有较高的分辨率、动态范围和线性度。
光纤光学 光纤光栅激光传感器 3×3耦合器 利萨如图形
中国科学院半导体研究所光电系统实验室, 北京 100083
提出并实现了一种基于光纤光栅(FBG)激光器的高分辨率光纤传感系统。通过在一段高增益有源光纤写入光纤光栅形成光纤激光传感器, 待测信号作用在激光器上引起激光频率变化, 采用偏振无关的非平衡迈克耳孙光纤干涉仪将激光频率变化转化为干涉仪相位变化。干涉仪输出的信号经过光电转换后, 用采集卡转换为数字信号输入计算机, 最后利用改进的归一化相位载波(PGC)解调技术, 实现信号的高分辨率解调。实验表明该传感系统的动态应变分辨率达到了5.6×10-4 nε/Hz, 并且解调结果与待测信号具有良好的线性关系。
光纤光学 光纤传感 光纤激光传感系统 相位载波解调技术 分辨率 干涉仪
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
系统地开展了对各类盘片式光纤传感器灵敏度的研究工作。以周边固支、中心镶嵌刚性质量块的盘片式光纤加速度传感器为例,分析了传感器弹性盘片上各点的应力应变状态;结合迈克耳孙干涉仪原理,建立了计算传感器加速度灵敏度的数学模型,并讨论了粘贴光纤盘的最佳尺寸。制作两个相应的传感器进行对比实验,验证了上述计算模型的正确性。采用上述模型系统地推导了不同边界条件情况下盘片式光纤传感器的粘贴区域和灵敏度计算公式。对盘片式光纤传感器如光纤加速度传感器、光纤压力传感器、光纤水听器等的设计制作具有理论指导作用。
光纤传感器 光纤加速度计 灵敏度计算 迈克耳孙干涉仪 弹性盘片 光纤圈
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室,北京 100083
简要阐述了在光纤传感技术中实现高分辨率波长位移解调技术的基本原理，重点介绍了几种典型解调 方法的结构和原理以及波分复用的方案，最后对各种解调方案的优缺点进行了比较分析。
光纤传感 高分辨率 波长位移解调 波分复用
1 中国科学院半导体研究所光电子研究发展中心,北京,100083
2 中国科学院研究生院,北京,100039
3 北京品傲光电科技有限公司,北京,100083
根据WDM光纤耦合器波长解调方案的工作原理、偏振特性以及影响系统波长分辨力的因素,提出一种改进的利用WDM光纤耦合器的光纤光栅传感解调技术.该技术在原技术的基础上,采用偏振控制器控制入射光偏振状态,提高了解调的精度和稳定性.对WDM光纤耦合器的多次波长扫描结果表明,采用偏振控制器后,其波长误差可减小到5pm左右.实验采用1540/1560nm的WDM光纤耦合器对单点光纤光栅应变传感器进行静态解调,结果表明:按此技术开发的解调系统具有0.01nm波长分辨力和10nm的波长线?越獾鞣段?
光纤光栅 光纤耦合器 应变传感器 解 调
