基于超小GRIN光纤镜头的MEMS光纤声传感器及性能测试方法 被引量：2

1

作者 王驰 陈伟 +2 位作者 孙建美 郑园成 陈斐璐 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1406-1417,共12页

研究一种MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器,以及基于扫频OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography,SS-OCT)解调系统的MEMS光纤声传感器性能测试方法。在进行建模分析的基础上,设计并研究MEMS膜片与超小GRIN... 研究一种MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器,以及基于扫频OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography,SS-OCT)解调系统的MEMS光纤声传感器性能测试方法。在进行建模分析的基础上,设计并研究MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器的制作工艺,搭建基于SS-OCT的声振测量系统,通过开展单频声信号、混频声信号、频率响应、声压灵敏度和系统稳定性测量实验,进行传感器的性能测试与标定。结果显示,所研究的MEMS光纤声传感器样品的频响范围为50 Hz~4.5 kHz,在频率为300 Hz时传感器声压灵敏度21.63 nm/Pa,信噪比(SNR)为44.1 dB,线性度为98.97%,重复性标准偏差为0.003。结果表明所研究的MEMS光纤声传感器可行,而且利用SS-OCT解调系统可对其传感性能进行有效测量。 展开更多

关键词 超小GRIN光纤镜头 MEMS 光纤声传感器 SS-OCT

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光纤声传感器综述 被引量：11

2

作者 高椿明 聂峰 +3 位作者 张萍 赵斌兴 王静 李斌成 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期112-121,共10页

光纤声传感器是一种利用光纤作为传光介质或探测单元的一类声传感器,相比传统电声传感器其具有灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰等优越特性,可广泛应用于国防安全、工业无损检测、医疗诊断及消费电子等领域。按照声场与光的耦合方式,... 光纤声传感器是一种利用光纤作为传光介质或探测单元的一类声传感器,相比传统电声传感器其具有灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰等优越特性,可广泛应用于国防安全、工业无损检测、医疗诊断及消费电子等领域。按照声场与光的耦合方式,把光纤声传感器分为间接耦合型和直接耦合型两种,其中,间接耦合型光纤声传感器受声耦合材料频响特性限制,存在频响不平坦、带宽较窄及动态范围小等缺点;而直接耦合型光纤声传感器克服了上述的缺点,具有广阔的发展潜力。 展开更多

关键词 光纤声传感器 间接耦合 直接耦合 频率响应 灵敏度

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光纤声传感器的外差检测技术

3

作者 樊均洪 唐明光 刘树杞 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第4期29-32,共4页

本文对以Mach-Zehnder干涉仪结构的单模光纤声传感器及其外差检测进行了理论分析和实验研究,成功地实现了具有相位反馈的外差系统(HPFI),实验结果与文献[6]的基本一致。

关键词 光纤声传感器 外差检测 传感器

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基于L型轮辐结构膜片的窄频光纤F-P声波传感器研究 被引量：1

4

作者 王巧云 闻妲 +2 位作者 王纪龙 严重越 朱子恒 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期110-117,共8页

光纤声传感器被广泛应用在工业、医疗等领域。为了提高光纤F-P声传感器的性能,本文提出了一种L型轮辐结构的F-P传感膜片。膜片的厚度为15μm、梁宽度为0.5 mm、中心膜片的半径为1 mm。膜片由激光加工技术在304不锈钢上刻蚀而成。实验对1... 光纤声传感器被广泛应用在工业、医疗等领域。为了提高光纤F-P声传感器的性能,本文提出了一种L型轮辐结构的F-P传感膜片。膜片的厚度为15μm、梁宽度为0.5 mm、中心膜片的半径为1 mm。膜片由激光加工技术在304不锈钢上刻蚀而成。实验对1000 Hz下的传感器灵敏度进行研究,将传感器应用于光声池共振频率为1600 Hz的光声光谱气体检测系统中,并实现对50~100×10^(-6)的乙炔(C_(2)H_(2))气体浓度测量。实验结果表明,该传感器在1000 Hz下的声压灵敏度为25.4 nm/Pa,传感器可实现的最小可探测声压(MDP)为38.2μPa/Hz^(1/2)@1 kHz,声压信噪比为76.8 dB。实验所得到的光声光谱二次谐波信号的峰值与乙炔浓度呈现良好的线性关系,乙炔浓度的响应度为1.8 pm/10^(-6)。该传感器在光声光谱等单频声信号检测领域具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 光纤声传感器 F-P干涉 L型轮辐结构 光声光谱

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光纤法珀腔声传感器理论与仿真分析研究 被引量：3

5

作者 程进 邹小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1633-1640,共8页

根据干涉原理,对基于低精细度法珀腔的光纤声传感器的敏感机理进行了理论分析,明确了采用单色光源工作时需要满足正交相位点和小信号的条件。采用ANSYS软件,对敏感声波的振膜进行了预应力振动模态和预应力谐响应有限元分析,仿真了在声... 根据干涉原理,对基于低精细度法珀腔的光纤声传感器的敏感机理进行了理论分析,明确了采用单色光源工作时需要满足正交相位点和小信号的条件。采用ANSYS软件,对敏感声波的振膜进行了预应力振动模态和预应力谐响应有限元分析,仿真了在声波作用下振膜的振动特性,以及其频率响应特性。进一步分析了光纤法珀腔声传感器的灵敏度与材料、结构、光学、电学参量的关系,以及它的动态范围。 展开更多

关键词 光纤声传感器 法珀腔 仿真分析 灵敏度 动态范围

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光纤法-珀腔声传感器温度特性研究

6

作者 程进 王娜 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1276-1281,1288,共7页

利用低精细度法-珀干涉原理,建立了光纤法-珀腔声传感器的温度数学模型,包括干涉光谱随温度变化的关系和声传感器输出信号随温度变化的关系.利用建立的温度数学模型,并通过仿真分析和实验验证,分析了影响光纤法-珀腔声传感器温度特性的... 利用低精细度法-珀干涉原理,建立了光纤法-珀腔声传感器的温度数学模型,包括干涉光谱随温度变化的关系和声传感器输出信号随温度变化的关系.利用建立的温度数学模型,并通过仿真分析和实验验证,分析了影响光纤法-珀腔声传感器温度特性的关键-材料的热膨胀系数差异.提出复合光纤插芯结构,获得较大的热膨胀系数,以补偿腔长的变化,从而使光纤法-珀腔声传感器具有良好温度适应性.对采用复合光纤插芯的光纤法-珀腔声传感器进行了测试,测试结果表明,在-20～+40℃温度范围内,该传感器具有良好的温度适应性. 展开更多

关键词 光纤声传感器 温度特性 热膨胀系数 复合光纤插芯

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直线型光纤Sagnac干涉仪声传感器及其去噪方法研究 被引量：15

7

作者 何乐 丰鑫 +2 位作者 吴华明 黄丽贞 肖永生 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期70-77,共8页

光纤声传感器可广泛应用于能源和安防等重要领域,但其噪声复杂进而影响测量精度和稳定性,针对此问题,基于直线型光纤Sagnac干涉仪声传感系统,提出了一种改进小波阈值去噪方法,在此基础上,结合信号特征还设计了一种综合滤波方案,以提高... 光纤声传感器可广泛应用于能源和安防等重要领域,但其噪声复杂进而影响测量精度和稳定性,针对此问题,基于直线型光纤Sagnac干涉仪声传感系统,提出了一种改进小波阈值去噪方法,在此基础上,结合信号特征还设计了一种综合滤波方案,以提高系统语音探测质量。以实测语音信号为例,所提算法能将信号Allan方差值减小到8.24×10^-14,而类间距判据值增大为6.91,有效改善了语音信号的质量。所提方法可广泛应用于声音传感领域,且对于光纤干涉仪声传感系统后期声源定位的准确性也具有重要意义。 展开更多

关键词 光纤声传感器 小波阈值算法 去噪 ALLAN方差 类间距

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Michelson干涉仪式光纤空气声传感器 被引量：9

8

作者 王永杰 李芳 +1 位作者 肖浩 刘育梁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1114-1117,共4页

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.... 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2.38rad/Pa,实测灵敏度为1.5rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7μPa,即9.5dB.传感器在20～300Hz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. 展开更多

关键词 光纤传感器 光纤空气声传感器 麦克尔逊干涉仪 弹性盘片

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基于悬臂梁光纤F-P声传感器的光声光谱检测法及其对微量乙炔气体的检测 被引量：25

9

作者 杨天荷 陈伟根 李志军 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1922-1928,共7页

运行变压器油中溶解微量乙炔气体含量能有效反映变压器内部的过热与放电故障;光声光谱气体检测是实现其在线监测的有效手段。传统的光声光谱采用电麦克风检测气体产生的光声信号,微弱的电学信号易受到变压器周围强电磁环境的干扰,严重... 运行变压器油中溶解微量乙炔气体含量能有效反映变压器内部的过热与放电故障;光声光谱气体检测是实现其在线监测的有效手段。传统的光声光谱采用电麦克风检测气体产生的光声信号,微弱的电学信号易受到变压器周围强电磁环境的干扰,严重影响微量气体检测的稳定性和灵敏度。论文开展微量乙炔气体光纤F-P传声光声光谱检测研究,结合光纤激光功率放大技术,将乙炔特定波长处的激发光功率由20 mW提高到了200 mW;制作了悬臂梁F-P光纤声传感器探头匹配共振光声池共振频率,实现悬臂梁与共振光声池的双共振增强;采用波长调制以气体光声信号二次谐波幅值检测气体浓度;搭建了基于光纤F-P光纤声传感器的乙炔气体光声光谱检测平台,实现了微量乙炔气体的稳定检测,线性度好,拟合优度为0.99,体积分数检测极限达15×10-9。 展开更多

关键词 乙炔气体 光声光谱 光纤F-P声传感器 悬臂梁 稳定检测

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MOEMS低频声传感器的设计与实验研究 被引量：3

10

作者 蒋冰莉 杨坤涛 +1 位作者 王江安 宗思光 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1096-1100,共5页

MOEMS声传感器是MEMS技术、微光学技术、声传感技术相结合发展的新一代声音传感技术,具有灵敏度高、抗电磁场和射频干扰等优点。针对水下潜艇对空声预警涉及的高灵敏度、低频响应好、微型化声传感器整列,研究了反射光强度调制型MOEMS低... MOEMS声传感器是MEMS技术、微光学技术、声传感技术相结合发展的新一代声音传感技术,具有灵敏度高、抗电磁场和射频干扰等优点。针对水下潜艇对空声预警涉及的高灵敏度、低频响应好、微型化声传感器整列,研究了反射光强度调制型MOEMS低频声传感阵元。对MOEMS低频声传感器膜片的振动特性进行了有限元分析,得出振动膜片的几何参数,并对反射光强特性进行了仿真和实验。采用设计的MEMS膜片、850 nm波长的LED光源设计并制作了MOEMS低频声传感器样机,通过实验表明,该传感器低频响应好,灵敏度可达200 mV/Pa,达到了设计要求。 展开更多

关键词 光纤声传感器 MOEMS 有限元分析 低频

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基于银膜的自准直光纤法布里-珀罗腔设计及声源定位研究

11

作者 郭一霖 李一豪 +6 位作者 罗彬彬 邹雪 吴德操 李恭烨 曹盛 石胜辉 赵明富 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期146-157,共12页

提出一种基于银膜的自准直外腔式光纤法布里-珀罗(EFPI)干涉仪声传感器阵列,用于中低频声信号的检测以及二维平面声源定位。传感器阵列由三个相同结构的EFPI组成,结构简单、制作简便。银膜的应用和准直器的引入提高了传感器的声压灵敏度... 提出一种基于银膜的自准直外腔式光纤法布里-珀罗(EFPI)干涉仪声传感器阵列,用于中低频声信号的检测以及二维平面声源定位。传感器阵列由三个相同结构的EFPI组成,结构简单、制作简便。银膜的应用和准直器的引入提高了传感器的声压灵敏度,扩大了声源定位范围。实验结果表明:单个传感器声压灵敏度为185 mV/Pa,最小可探测声压为52.7μPa/Hz^(1/2)@500 Hz。在声源指向性实验中,声源设置在传感器正前方时,其声压灵敏度达到185 mV/Pa,声源设置在传感器侧面(90°,270°)时,其声压灵敏度衰减仅为4.5%。传感器阵列结合到达时间差技术,成功实现高精度的声源定位,系统的理论空间分辨率为0.71 cm,最大定位误差不超过2.8 cm,定位范围为200 cm×200 cm,具有成本低、实用性高等优点。 展开更多

关键词 光纤声传感器 法布里-珀罗谐振腔 自准直器 声源定位 到达时间差

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高速硬车削刀具状态在线监测研究 被引量：1

12

作者 王永新 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2012年第10期119-122,共4页

设计了一种利用光纤F-P声发射传感器监测加工刀具状态的系统,采用BP基神经网络建立刀具磨损情况监控和预测模型,为刀具管理提供依据,提高高速硬切削加工效率。实验证明,该系统对刀具的实时监测效果较好。

关键词 光纤F-P声发射传感器 刀具状态 BP神经网络

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