利用激光多纵模拍频频率与谐振腔色散系数的关系实现光纤的色散测量.测量系统采用可调光纤Fabry-Perot滤波器与光环行器构成窄带波长可调反射镜, 作为光纤激光器的后腔镜, 以光纤Sagnac干涉器作为前腔镜.将待测光纤置于谐振腔内, 用频谱分析仪测量激光器拍频频率随激光输出波长的变化, 得到待测光纤的色散系数.用该系统分别测量了色散补偿光纤和标准单模光纤的色散系数, 实验结果表明该方法能够满足通信光纤的色散测量要求.该系统测量速度快、成本低、结构简单, 具有良好的应用前景.

跨季节储热系统是太阳能集热技术和地源热泵技术相结合的一种综合利用新能源的采暖技术。为了测量地源热泵周围的土壤温度分布,为跨季节储热系统的设计和运行提供技术参数,对光纤光栅传感测温技术进行了研究。基于光纤光栅原理,采用可调谐光纤光栅滤波器对光纤光栅波长进行解调,检测光纤光栅波长微小的变化情况,从而计算出温度。光源发出的连续带宽光波长范围是1 526～1 562 nm,系统有10个采样通道,每个通道12个测点,每个点相隔10 m,采集速率同步25 Hz。并设计了基于ARM的数据采集远传模块,实现光纤数据的远程传输和监测。经过对北京某监测点的近3个月的持续采样,实验结果显示,该测量系统精度能达到0.5 ℃,可以实时地、持续地测量地下土壤温度的分布,满足系统对监测温度的要求。

设计了一种基于柔性铰链结构的光纤光栅加速度传感器, 进行了结构理论分析, 并构建有限元模型仿真分析了传感器的加速度传感特性。基于F-P滤波器构建了具有温度自补偿功能的光纤光栅加速度检测系统, 并通过增加反馈控制电路, 对F-P滤波器进行反馈控制, 实现了系统的零点自温度补偿。对系统的特性进行了实验测试, 结果表明: 系统对加速度的连续激励信号和冲击激励信号均有良好的动态响应, 系统的固有频率为380.0 Hz, 动态响应范围可达65.6 dB, 频率响应范围为10.0 ~240.0 Hz, 灵敏度为236 pm/g, 所设计的加速度传感器具有较强的横向抗扰能力, 干扰方向灵敏度仅为工作方向灵敏度的3.5%。

研制了一台高速波长连续扫描光纤激光器。使用SOA作为增益介质, 用高速可调谐法珀滤波器作为波长调谐器件, 构成的环形腔激光器。测量结果表明, 激光器的平均输出功率2.6mW, 波长扫描范围40nm, 波长扫描范围内功率波动范围小于±0.4dBm, 线宽小于0.01nm, 扫描速度达到2kHz。

波长解调技术是光纤传感器的关键技术。介绍了一种利用可调谐光纤F-P滤波器来扫描光纤布拉格光栅(FBG)传感器,应用DSP作信号处理的解调系统, 提出了一种快速稳定且具有高分辨率的解调算法。波长测量分辨率可达2pm, 测量范围50nm。用DSP芯片控制光学系统扫描, 数据采集及运算, 并进一步提高了系统的解调速度。

提出一种光纤传感用可调谐滤波器方案，使用伺服电机驱动滤波片匀速旋转，利用改变入射光角度的方式实现连续调谐波长输出。结合光纤传感的解调原理，设计了基于DSP芯片的伺服电机控制电路。通过选择PID控制算法及PID参数稳定伺服电机转速，在1530~1570nm的波长调谐范围内，该滤波器实现了比较高的重复性和稳定性，由电机转速抖动误差造成的解调波长的误差控制在±10pm内，成本低，控制方便，可用于光纤传感系统。

提出了一种基于窄带扫描光源的光纤气体传感系统。该系统能在多种气体共存环境下，完成对不同组分气体浓度的检测。克服了传统光纤气体传感系统在多种气体共存环境下需要多台光源进行检测的弊端，降低了工业化气体检测的成本。系统以放大自发辐射（ASE）光源为基础，结合锯齿波(STW)驱动的可调谐法珀（Fabry-Perot）滤波器形成窄带扫描光源。针对可调谐滤波器的电容特性会引起锯齿波驱动失真的现象，提出了采用并联谐振回路的方案来解决锯齿波驱动失真的问题，保障了扫描光源工作的稳定性。实验结果表明，在乙炔和氨气混合气体的环境下，本系统可以实现对不同组分气体浓度的同时检测，检测结果误差较小。

提出了一种以ARM芯片S3C44B0X为核心，采用可调谐光纤F-P滤波器的光纤光栅解调方案。详细介绍了解调原理、系统的软硬件设计以及相关信号的数据处理。实验结果显示设计的系统灵敏度高、解调速度快、成本较低。

埋入式光纤光栅应变传感器作为大型土木结构健康监测的智能元件具有很好的发展前景。讨论了埋入式光纤光栅应变传感器的传感机理，设计了埋入式光纤光栅应变测量系统。从力学角度阐述了光栅传感探头的结构和制作工艺。采用可调谐F－P滤波器对光栅信号进行解调，解决了应变与温度交叉敏感问题。系统对应变的测量范围为0～1500με。通过理论分析证实了系统方案的可行性。