中国计量大学 光学与电子科技学院, 杭州 310018
为了全面了解级联双光纤光栅(CFG)传感器的研究现状, 从测量温度、应变和折射率的传感应用出发, 详细介绍和对比了级联双光纤布喇格光栅(FBG)、级联双长周期光纤光栅(LPG)以及级联LPG+FBG这3种CFG传感器, 总结出了现阶段CFG传感器的技术优势和存在的难点, 最后对CFG传感器的技术发展进行了展望。
光纤布喇格光栅 长周期光纤光栅 级联双光纤光栅 传感器 温度 fiber Bragg grating, long period fiber grating, ca
1 武汉邮电科学研究院, 武汉 430074
2 烽火通信科技股份有限公司, 武汉 430074
以太网传输对时钟同步精度的要求很高, 不同时钟域的切换和数据位宽变换等因素会导致精确时钟协议帧中的时间戳抖动幅度过大, 严重影响时钟同步的性能。针对这一问题, 文章提出了一种可以消除时间戳抖动来提高时间戳精度的方法——均匀包络速率刻画, 通过刻画均匀的数据包络来保证以太网传输数据分布的均匀性, 从而消除时间戳抖动, 达到时钟精确同步的效果。实验数据表明, 对数据进行均匀速率包络刻画后, 时间戳抖动幅度明显降低, 抖动消除效果较为明显, 抖动范围保持在±20 ns 之内。
以太网传输 精确时钟协议帧 时间戳抖动 均匀包络速率刻画 精确同步 Ethernet transmission precision time protocol time stamp jitter uniform envelope rate characterization precise synchronization
中国计量大学 光学与电子科技学院, 杭州 310018
针对磁流体的光学磁光特性, 着重介绍了常见的5种类型的光纤磁场传感器, 包括基于干涉机理的光纤磁场传感器、基于光纤光栅结构的光纤磁场传感器、基于倏逝波机理的光纤磁场传感器、基于表面等离子体共振机理的光纤磁场传感器和基于光子带隙效应机理的光纤磁场传感器,分别分析了各种磁流体光纤磁场传感器的技术性能, 并指出其技术难点, 最后展望了磁流体光纤磁场传感器的研究方向。
磁流体 光纤传感器 传感机理 磁场测量 magnetic fluid optical fiber sensor sensing mechanism magnetic field measurement
中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
以现有光纤传感技术为基础，论述了不同光学原理下的光纤传感技术在水质检测领域的研究和应用情况，比如水质的氢离子浓度(pH)值、化学需氧量(COD)值、溶解氧和重金属离子污染物等的检测，介绍了基于不同光学原理的光纤水质检测技术在近10 年内的研究现状，同时分别阐述了这些不同原理各自用于水质检测的优缺点。最后对光纤水质检测技术的发展趋势进行了分析和预测，为光纤水质检测传感的进一步发展提供一定技术思路。
光通信 光纤传感 水质 激光与光电子学进展
2015, 52(3): 030006
中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
光纤光栅传感器目前在工业上对高温压力管道表面的应变监控有着广泛的应用。但由于存在应变和温度的交叉影响, 使传感器的测量精确度受到了一定的限制, 不能满足工业实际需要。通过分析FBG应变传感器的基本工作原理, 针对FBG的应变、温度交叉敏感问题, 提出并采用了二元回归分析算法来实现FBG应变传感器的温度补偿模型。由计算机程序运行结果和实验结果表明, 利用二元回归分析法对FBG应变传感器进行数据融合处理后, 温度灵敏系数由2.74×10-2/℃降低为9.16×10-5/℃, 温度的交叉敏感性得到明显改善, 可满足高温压力管道应变测量的实际测量要求。
光纤Bragg光栅 交叉敏感 温度补偿 数据融合 fiber Bragg grating cross sensitivity temperature compensation data fusion
长周期光纤光栅(LPFG)对温度、应变、液体浓度等外界环境变化的敏感度要远高于光纤布拉格光栅(FBG)，在传感领域具有广泛的应用前景。然而LPFG的传感信号解调技术尚不成熟，大大制约了LPFG在传感领域的应用。针对现有LPFG传感信号的解调方法进行分析与评述，着重介绍了基于边沿滤波技术、法布里珀罗(F-P)腔扫描滤波技术和阵列波导光栅(AWG)技术的几种解调方案，并对各个方案在解调精度、速度、成本等方面进行了比较与分析。此外，介绍了实现LPFG复用解调的方法，并在总结已有技术优缺点的基础上对LPFG信号解调技术的发展趋势进行了展望。
光纤传感 信号解调 长周期光纤光栅 激光与光电子学进展
2012, 49(8): 080004
1 西安理工大学理学院物理系,西安,710048
2 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
提出了一种采用光热激励和光拾取的全光谐振技术方法,确定硅微机械薄膜的杨氏弹性模量.该方法基于光热激励的致动机理,使用调制光对硅微机械薄膜结构进行光热激励使之谐振,利用光纤传感技术拾取其谐振频率信号,进而利用谐振理论模型确定其杨氏弹性模量.为准确确定杨氏弹性模量,利用了硅微薄膜结构的前三阶谐振频率进行多次测量,求均值的方法.为简化光激励测试系统,设计了新颖结构的单光源激励测试系统,同时实现了对微机械薄膜结构的激振和信号拾取.
硅微机械薄膜 杨氏弹性模量 光激励谐振 光纤拾取 Micromechanical silicon membranes Young′s modulus Optically excited resonance Optical fiber sensing
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安,710048
2 西安市政管理委员会,西安,710068
设计了一种基于Fabry-Perot干涉波长测量仪.这种测量仪使用两个Fabry-Perot干涉腔,其中一个作为测量腔、另一个作为参考腔,测量腔的一个反射面与被测对象安装在一起,参考腔的一个反射面与压电陶瓷安装在一起.根据透射光谱中心波长与其干涉腔长之间的关系,当参考腔与测量腔的透射光谱中心波长完全重合时,对纳米级微位移实现实时测量.光源采用半导体激光器,可获得所需要的波长值和波长变化范围.实验结果表明,这种测量仪测量误差不大于1.5 nm,该精度可以满足精密机械加工、光电子和微电子加工以及纳米级测量技术等领域的精度要求.
Fabry-Perot干涉仪 微位移测量仪 半导体激光 透射光谱 Fabry-Perot interferometer Micro-distance measuring instrument Laser diode Transmission spectrum
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
2 西安理工大学,西安,710048
研究了利用镀膜硅微机械悬臂梁红外辐射热挠曲实现红外辐射探测的技术,建立了镀膜双层硅微悬臂梁红外辐射热挠曲的理论模型.并利用镀有二氧化硅膜层的硅微悬臂梁,在硅微悬臂梁根部制作热挠曲检测压敏电阻,用实验方法测试了硅微悬臂梁对红外辐射的响应规律,结果表明该镀膜硅微悬臂梁对顶端辐射激励的1.5 μm红外光的响应灵敏度可达 2.39 μV/mW.用计算机优化方法得到了硅微机械悬臂梁的最佳镀膜厚度比的规律,为进一步提高硅微悬臂梁红外探测的灵敏度提供了设计依据.
红外辐射 热探测 硅微悬臂梁 镀膜优化
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
2 西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安,710048
3 西安交通大学电气工程学院,西安,710049
对一种适用于硅微机械谐振器件测量的光纤位移传感器进行了研究,该光纤位移传感器探头采用了单根光纤探测形式和光纤"X"耦合器结构,在微弱光电传感信号处理上采用了"锁相放大器"提取方案,可以实现对静态位移和振动位移两种场合进行测量.对该传感器的实测结果表明:该传感器测量范围为0～100 μm,测量灵敏度3.95 mV/μm,精度等级优于1%,重复性优于0.5%.为作为应用实例,运用该传感系统对一种微悬臂梁硅微谐振器件进行了测量,成功提取了硅微谐振器件的微弱谐振信号,证实了该传感器可以实现对硅微谐振器件的非接触和无损测量,并具有非接触、易调试、高灵敏度等优点.
硅微谐振器件 光纤位移传感器 光纤"X"耦合器 锁相放大器
