提出一种基于超磁致伸缩材料(GMM)和光纤光栅(FBG)的无源非接触型电流传感器,利用COMSOL软件对参考GMM位置以及聚磁装置预留伸缩空间大小及方向、截面边长和上方开口长度等参数进行分析和优化,保证传感FBG粘接区域内的磁力线密集且均匀分布,最后通过双光栅-强度解调系统实现电流信号的温度无关性测量。传感器交直流特性测试表明,传感器在0.8~3.5 A的直流输入下的灵敏度为249.75 mV/A,线性相关系数高达0.9942;在1.6 A的偏置电流作用下,传感器对50 Hz~6.5 kHz的正弦输入信号具有良好的响应能力。同时传感器的温度特性测试证明,双光栅-强度解调方法可在很大程度上消除环境温度变化对输出电压的影响。本文提出的传感器具有体积小、结构简单、性能稳定和成本低等优点,并且具有温度无关特性。

地声主要为频率集中在0~20 Hz的次声波, 对传感器灵敏度、精确度及频响特性具有较高要求, 合理的信号解调方法是传感器研究的关键。提出了双波长单通道正交解调算法, 根据光的干涉原理对基于非本征法布里-珀罗干涉(EFPI)地声传感器进行了敏感机理的理论分析, 明确了传感器在工作时需满足在线性区域的要求, 利用Matlab软件进行仿真分析, 结果表明: 该算法避免了外界环境造成的腔长变化对输出结果的干扰, 可准确解调出原始信号, 印证了该解调方法的可行性。

随着相位敏感光时域反射计（-OTDR）技术的发展与应用, 传统的幅度解调方法已经很难满足人们对高质量传感的需求, 而相位解调方法凭借其对相位信息解调的高灵敏性和高精确度的优势, 近年来引起了国内外的广泛关注。综述了-OTDR系统中相位解调方法的研究进展, 介绍了相位生成载波解调法、基于3×3耦合器的解调法和数字相干IQ解调法3种-OTDR系统中的相位解调方法, 并简单分析了这几种方法的优缺点。对未来基于-OTDR的传感系统中解调方法的优化及新方法的提出具有重要的意义。

A novel distributed weak fiber Bragg gratings (FBGs) vibration sensing system has been designed to overcome the disadvantages of the conventional methods for optical fiber sensing networking, which are: low signal intensity in the usually adopted time-division multiplexing (TDM) technology, insufficient quantity of multiplexed FBGs in the wavelength-division multiplexing (WDM) technology, and that the mixed WDM/TDM technology measures only the physical parameters of the FBG locations but cannot perform distributed measurement over the whole optical fiber. This novel system determines vibration events in the optical fiber line according to the intensity variation of the interference signals between the adjacent weak FBG reflected signals and locates the vibration points accurately using the TDM technology. It has been proven by tests that this system performs vibration signal detection and demodulation in a way more convenient than the conventional methods for the optical fiber sensing system. It also measures over the whole optical fiber, therefore, distributed measurement is fulfilled, and the system locating accuracy is up to 20m, capable of detecting any signals of whose drive signals lower limit voltage is 0.2 V while the frequency range is 3Hz . 1000Hz. The system has the great practical significance and application value for perimeter surveillance systems.

提出一种在线型光纤法布里-珀罗折射率传感器。传感器由空芯光子晶体光纤两端熔接单模光纤而成。理论分析并实验验证了其折射率传感特性。结果表明, 干涉条纹对比度随溶液折射率的增加而减小, 与理论模拟一致。提出利用标准差解调方法对干涉谱进行分析, 标准差解调方法具有更好的线性度和准确性, 可靠性更高, 便于编程实现自动化、快速的数据分析和溶液折射率的实时检测。

在基于快速傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器解调方法的理论分析基础上,引入了离散频谱能量重心校正方法,改进了FFT算法。仿真结果表明该联合算法解调值与真实值一致性较好。并通过实验加载0~10 Mpa的油压,对压力和解调得到的传感器腔长数据进行拟合,并将拟合得到的曲线与参考值比较,相对误差为0.003%。实验结果表明,FFT与能量重心联合解调方法可以得到较高的精度。

为实现高空间分辨率和高测量精度的准分布式光纤光栅应变传感系统，研究了基于时分复用光纤光栅传感系统的解调和标定方法。将波分复用和时分复用技术相结合，得到两个低反射率光纤光栅的应变灵敏度分别为33.40 με/mV和38.47 με/mV，标定的非线性误差为2.8%。基于光纤光栅光谱边缘滤波技术，构建时分复用光纤光栅应变传感系统，提出复用光纤光栅应变的交叉传感解调算法，实验测试并解调两个光纤光栅的交叉传感数据。实验分析表明，单次测量传感系统的最大误差为18 με， 应变量大于100 με时的传感相对误差小于5%，满量程600 με的引用误差小于2%。

：针对目前砷化镓吸收式光纤温度传感技术的数据解调方法叙述不详解且解调精度不高，本文以砷化镓光纤温度传感器的吸收光谱随温度变化的关系为基础，研究了一种基于光谱分析的砷化镓吸收式光纤温度传感技术的温度解调方法，提出一种新的数据处理流程。本文采用标准温度测量系统验证了该解调方法和数据处理流程。结果表明，在25℃~70℃区间内，测量精度小于±0.1℃；在70℃~250℃区间，测量精度小于±0.7℃。

为了减弱基于水面声光耦合的光纤水听器水面波动对解调信号造成的幅度衰落, 采用了利用检测信号臂光强度信息补偿解调信号幅度的方法。从理论上推导了该方法修正解调信号的过程, 并对该过程进行了数值仿真, 同时实际搭建光纤水听器探测系统, 利用π/2相位解调法对水面恒定振动信号进行了实验验证。结果表明, 相比原始解调信号, 修正后的信号幅度基本稳定, 幅度值整体提高5dB, 解调信号失真度减小, 相位噪声得到抑制, 信噪比得到提高, 可辨认信号时间长度扩展为原来的3.5倍。该方案能有效克服由水面波动引起的解调信号衰落现象, 信号质量得到优化, 系统抗波浪解调能力得到提高。

为了克服光源频率调制深度、信号相位延迟、伴生调幅等参数对基于正交项解调的相位生成载波(OT-PGC)解调方法的影响，提出一种基于固定相位延迟的PGC检测方法(FPD-PGC)，采用3×2耦合器产生固定相位延迟，分别利用两路信号的倍频信号进行解调。详细阐述了该方法的检测原理，分析了关键参数的影响。当伴生调幅系数为0.4时，仿真对比了FPD-PGC方法与OT-PGC方法的解调性能，结果表明新方法谐波比提高30 dB以上，系统信噪比(SNR)也有显著改善。对实际信号进行解调，得到了类似结果。分析及实验表明该方法完全消除了信号相位延迟的影响，较好地抑制了调频深度和伴生调幅的影响。