光纤法珀传感器的改进型相位生成载波法解调 被引量：1

1

作者 周朕蕊 张国强 +5 位作者 邱宗甲 郭少朋 李群 邵剑 吴鹏 陆云才 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期312-323,共12页

为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题,搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先,理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Ata... 为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题,搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先,理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后,针对外调制或伴生调幅较小的情况,提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数,消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况,提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGCEF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数,进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后,通过仿真验证了改进型算法的正确性,并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统,对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能,证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明:一定C值范围内,两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法,解调信纳比提升了11.602 dB,总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中,PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好,且解调线性度良好,准确度高。 展开更多

关键词 相位生成载波解调 非线性失真 椭圆拟合 光纤法珀传感器

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具有复合式法珀腔的光纤压力传感器的解调 被引量：10

2

作者 姜丽娟 江俊峰 +4 位作者 刘铁根 刘琨 刘宇 梁霄 王少华 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期283-287,共5页

对由三个反射面构成的复合式法珀腔的光纤法珀压力传感器进行了输出光谱理论分析,提取了含有传感器腔长信息的包络.提出了基于干涉级次拟合的解调算法,仿真分析了传感法珀腔腔长范围为160～215μm的光谱信号.结果显示,在不同信噪比下,... 对由三个反射面构成的复合式法珀腔的光纤法珀压力传感器进行了输出光谱理论分析,提取了含有传感器腔长信息的包络.提出了基于干涉级次拟合的解调算法,仿真分析了传感法珀腔腔长范围为160～215μm的光谱信号.结果显示,在不同信噪比下,基于干涉级次拟合的算法可获得较好的测量准确度,同一信噪比下,该准确度不依赖腔长变化,也不依赖光谱解调波长分辨率变化.实验结果表明,基于干涉级次拟合结果曲线残差的均方根差为0.012μm,验证了该算法的有效性. 展开更多

关键词 光纤法珀 压力传感器 干涉 光谱

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光纤法-珀传感器监测混凝土固化期收缩应变的实验研究 被引量：11

3

作者 封君 朱永 +3 位作者 李晓宇 石荣 陈伟民 黄尚廉 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第10期908-912,共5页

本文介绍了光纤法 -珀应变传感器的基本原理及优点 ,并用其进行了混凝土固化过程中的收缩应变监测实验 ,在混凝土两天的固化过程中监测到了 1 3 0微应变的收缩应变 .本文还对光纤法 -珀应变传感器的温度稳定性能进行了理论分析及对比实... 本文介绍了光纤法 -珀应变传感器的基本原理及优点 ,并用其进行了混凝土固化过程中的收缩应变监测实验 ,在混凝土两天的固化过程中监测到了 1 3 0微应变的收缩应变 .本文还对光纤法 -珀应变传感器的温度稳定性能进行了理论分析及对比实验 ,实验结果表明 ,在一定条件下环境温度对光纤法 -珀应变传感器的影响可忽略不计 ,因此可不用任何温度补偿 . 展开更多

关键词 光纤法-珀传感器 收缩应变 混凝土结构 固化

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光纤法珀应变传感器系统的实验研究 被引量：14

4

作者 陈伟民 朱永 +1 位作者 封君 黄尚廉 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期36-39,64,共5页

讨论了光纤法珀应变传感器的基本原理及其传感系统构成 ,分析了它在实际工程应用中的特点 ,介绍了该系统的等强度梁标定实验及结果 ,并重点介绍了在芜湖长江大桥连续钢桁梁模型实验的测试中、该系统与电阻应变测量仪的对比实验 ,结果表... 讨论了光纤法珀应变传感器的基本原理及其传感系统构成 ,分析了它在实际工程应用中的特点 ,介绍了该系统的等强度梁标定实验及结果 ,并重点介绍了在芜湖长江大桥连续钢桁梁模型实验的测试中、该系统与电阻应变测量仪的对比实验 ,结果表明 ,光纤法珀应变传感器系统的测量精度优于 3 με、测量范围大于 60 0 με ,安装工艺与电阻应变片相同 。 展开更多

关键词 光纤法 应变传感器 法珀干涉仪 实验

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光纤法珀应变传感器并联复用实验研究 被引量：8

5

作者 佟艳群 符欲梅 +3 位作者 陈伟民 朱永 陈雨森 梁大开 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1506-1509,共4页

讨论了两个光纤法珀传感器的并联复用的原理和信号的傅里叶解调方法,设计了两个法珀传感器的并联复用系统,并进行并联复用实验.采用一元线性回归分析方法对三组典型实验系统的实验数据进行处理分析.实验结果表明,并联复用中同一组传感... 讨论了两个光纤法珀传感器的并联复用的原理和信号的傅里叶解调方法,设计了两个法珀传感器的并联复用系统,并进行并联复用实验.采用一元线性回归分析方法对三组典型实验系统的实验数据进行处理分析.实验结果表明,并联复用中同一组传感器信号没有发生明显的串扰,实验结果符合理论推导,波动范围小于2.4%,精度达到4.7με. 展开更多

关键词 光纤光学与光通信 光纤法珀传感器 并联复用 傅里叶变换 应变

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温度对光纤法-珀液位传感器腔深度的影响与补偿 被引量：9

6

作者 黄伟荣 高应俊 +2 位作者 刘志麟 张范军 阮驰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1810-1813,共4页

在深入研究温度对光纤法珀液位传感器腔深度影响的基础上,提出一种特别的腔结构设计,可以几乎完全补偿温度对FP腔深度影响,使得腔的温度稳定性很好.这种压力式全光型光纤液位传感器的安装非常方便,特别适合于对已有的装载易燃易爆物质... 在深入研究温度对光纤法珀液位传感器腔深度影响的基础上,提出一种特别的腔结构设计,可以几乎完全补偿温度对FP腔深度影响,使得腔的温度稳定性很好.这种压力式全光型光纤液位传感器的安装非常方便,特别适合于对已有的装载易燃易爆物质的大型油罐、储液罐等进行自动化监测与管理,也适合于一般工业生产与生活中液位的精密监控. 展开更多

关键词 液位 光纤传感器 法-珀(Fabry-Perot)腔 温度 补偿

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光纤法珀传感器及其在桥梁应变监测中的应用 被引量：7

7

作者 熊先才 朱永 +3 位作者 符欲梅 章鹏 陈伟民 张永兴 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期48-50,60,共4页

应变是反映桥梁健康状况的重要参数,将光纤法珀传感器埋入混凝土结构内部,作为桥梁应变的智能传感元件,它与光开关、光纤应变解调仪、计算机等组成应变测量系统,可以实现桥梁应变自动监测。目前,该系统已经安装在重庆大佛寺长江大桥上,... 应变是反映桥梁健康状况的重要参数,将光纤法珀传感器埋入混凝土结构内部,作为桥梁应变的智能传感元件,它与光开关、光纤应变解调仪、计算机等组成应变测量系统,可以实现桥梁应变自动监测。目前,该系统已经安装在重庆大佛寺长江大桥上,监测数据表明光纤法珀传感器的稳定性和可靠性好,能够用于大桥应变的长期监测。 展开更多

关键词 光纤法珀传感器 应变测量 桥梁结构 健康监测

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光纤法-珀传感器并联复用的互相关解调 被引量：4

8

作者 章鹏 朱永 +1 位作者 雷小华 陈伟民 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第11期70-72,共3页

为了实现光纤法-珀传感器并联复用信号的高精度、绝对腔长解调,提出了一种改进的互相关解调法。该方法采用了特殊的相关因子,使得它与复用输出信号的互相关函数在传感器各腔长处为单峰从而有利于腔长比较接近的传感器的分辨;采用分段黄... 为了实现光纤法-珀传感器并联复用信号的高精度、绝对腔长解调,提出了一种改进的互相关解调法。该方法采用了特殊的相关因子,使得它与复用输出信号的互相关函数在传感器各腔长处为单峰从而有利于腔长比较接近的传感器的分辨;采用分段黄金搜索法减少了计算量,解调速度快。在宽带光源、光谱仪等组成的解调系统中对两只传感器复用进行了实验验证,结果表明:该系统可以实现光纤法-珀传感器并联复用信号的解调,能分辨的传感器之间的最小腔长差小于6ìm,腔长波动小于0.07ìm。 展开更多

关键词 光纤传感器 法-珀传感器 解调 互相关 复用

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光纤法布里-珀罗传感器光纤端面反射率优化 被引量：9

9

作者 赵雷 陈伟民 章鹏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1008-1012,共5页

讨论了反射光纤端面反射率对(F-P)传感器输出信号质量的影响,指出反射光纤端面反射率的提高可以克服光在F-P腔内损耗的影响,且对应传感器腔长有和其匹配的最优反射率.为了使传感器在其工作腔长范围内的输出信号整体上具有尽可能好的信... 讨论了反射光纤端面反射率对(F-P)传感器输出信号质量的影响,指出反射光纤端面反射率的提高可以克服光在F-P腔内损耗的影响,且对应传感器腔长有和其匹配的最优反射率.为了使传感器在其工作腔长范围内的输出信号整体上具有尽可能好的信号质量,采用最小均方误差法确定了反射光纤端面的最优反射率.仿真证明了采用最优反射率时的信号质量优于采用非最优反射率时的信号质量. 展开更多

关键词 物理光学 优化 最小均方误差法 光纤f-p传感器 反射率

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基于法珀腔光纤传感器的光纤智能夹层的研究 被引量：4

10

作者 梁大开 李东升 +1 位作者 潘晓文 陈伟民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期226-228,共3页

法珀腔光纤传感器是一种适合于智能结构自诊断系统的光纤传感器。在理论分析了法珀腔光纤传感器的基础上,对一种模块化的光纤自诊断系统——光纤智能夹层进行了研究,并对基于光纤法珀腔传感器的光纤智能夹层试件进行了四点弯曲试验。结... 法珀腔光纤传感器是一种适合于智能结构自诊断系统的光纤传感器。在理论分析了法珀腔光纤传感器的基础上,对一种模块化的光纤自诊断系统——光纤智能夹层进行了研究,并对基于光纤法珀腔传感器的光纤智能夹层试件进行了四点弯曲试验。结果表明,光纤智能夹层具有易于制作,使用方便等诸多特点;智能夹层中光纤法珀腔传感器的应变与载荷之间具有良好的线性关系。利用智能夹层中的光纤传感器网络和先进信息处理技术,可以建立结构损伤主动、在线和实时监测系统。 展开更多

关键词 光纤法珀腔传感器 光纤智能夹层 智能结构

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离散腔长变换解调光纤法珀应变传感器并联复用的研究 被引量：3

11

作者 雷小华 朱永 +1 位作者 章鹏 陈伟民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z3期199-202,共4页

基于光纤法珀应变传感器的基本原理,阐述了两只光纤法珀应变传感器并联条件下的组合输出信号。讨论了离散腔长变换的方法用于复用组合输出光信号进行解调的原理。最后,通过计算机仿真和实验验证了此方法的可行性。

关键词 离散腔长变换 光纤法珀传感器 应变 并联复用

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激光加工硅片的膜片式法—珀干涉型光纤压力传感器 被引量：2

12

作者 刘宇 王萌 +2 位作者 王博 姜丽娟 王少华 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第1期112-114,117,共4页

分析了多个反射面对单法—珀腔传感器光谱法解调的影响。为降低不参与形成法—珀腔的反射面的反射率以消除这一影响,利用Nd∶YAG激光加工系统在两面抛光硅片中的一面进行了表面纹理化处理。将经激光切割下的已表面纹理化的圆形硅片粘贴... 分析了多个反射面对单法—珀腔传感器光谱法解调的影响。为降低不参与形成法—珀腔的反射面的反射率以消除这一影响,利用Nd∶YAG激光加工系统在两面抛光硅片中的一面进行了表面纹理化处理。将经激光切割下的已表面纹理化的圆形硅片粘贴在中空玻璃毛细管一端,最后插入单模光纤并封装成非本征(EFPI)光纤法—珀干涉型压力传感器。进行了静态气压测试实验,结果表明:在40～240kPa气压范围内,传感器压力灵敏度为11.9 nm/kPa,线性度为1.51%。 展开更多

关键词 传感器 非本征法-珀干涉型 膜片式法-珀干涉型光纤压力传感器 Nd YAG激光加工

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基于M-Z干涉仪的光纤法-珀传感器解调方法 被引量：3

13

作者 刘浩 刘佳 +1 位作者 任乾钰 贾平岗 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第4期484-489,共6页

该文研究了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构的光纤法-珀(F-P)传感器扫描式互相关解调方法。解调系统中的光源采用C+L波段放大自发辐射(ASE)宽带光源,用于匹配F-P腔的MZI采用可调光纤延时线与压电陶瓷(PZT)式光纤相位调制器等集成光... 该文研究了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构的光纤法-珀(F-P)传感器扫描式互相关解调方法。解调系统中的光源采用C+L波段放大自发辐射(ASE)宽带光源,用于匹配F-P腔的MZI采用可调光纤延时线与压电陶瓷(PZT)式光纤相位调制器等集成光学器件构成,解调系统整体实现相对简便。实验中搭建的MZI,其臂长差在16.8 cm范围内连续可调,并可在15μm范围实现重复扫描,扫描速度达到50 Hz。理论仿真分析及实验验证表明,该套解调系统可以实现对F-P传感器的信号解调。 展开更多

关键词 光纤 法-珀传感器 马赫-曾德尔干涉仪 解调 压电陶瓷

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对F-P腔式气体光纤传感器信号解调方法的研究 被引量：3

14

作者 黄政 白忠臣 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2011年第4期529-532,共4页

研究了一种新型的基于法-珀(F-P)腔式气体光纤传感器信号解调的方法。应用F-P腔的多光束干涉原理和气体吸收的朗-比定律建立起检测的数学模型,在理论上设计了其信号的解调方法,模拟分析了有效光程对待测气体浓度的影响及影响该方法检测... 研究了一种新型的基于法-珀(F-P)腔式气体光纤传感器信号解调的方法。应用F-P腔的多光束干涉原理和气体吸收的朗-比定律建立起检测的数学模型,在理论上设计了其信号的解调方法,模拟分析了有效光程对待测气体浓度的影响及影响该方法检测精度的因素,从模拟结果分析了如何选择腔长的变化范围以确保频率间隔适用于实际测量。该法可在生物检测、航空航天、环境监测等许多领域中广泛应用。 展开更多

关键词 光学传感器 法-珀(f-p)腔 信号解调 多光束干涉

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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

15

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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光纤法珀应变传感器波长检测量化误差理论分析 被引量：1

16

作者 王宁 朱永 +2 位作者 封君 陈伟民 黄尚廉 《传感技术学报》 CAS CSCD 2001年第4期253-258,共6页

介绍了光纤法珀应变传感器的基本原理 ,通过钢衍梁连续加载实验发现了应变误差有规律的跳动现象 ,并在误差理论的基础上深入分析了影响传感器精度的因素 ,提出了光探测器件本身波长感知的不连续性是造成传感器误差的重要原因 ,并对此进... 介绍了光纤法珀应变传感器的基本原理 ,通过钢衍梁连续加载实验发现了应变误差有规律的跳动现象 ,并在误差理论的基础上深入分析了影响传感器精度的因素 ,提出了光探测器件本身波长感知的不连续性是造成传感器误差的重要原因 ,并对此进行了实验仿真 .验证了我们的分析 。 展开更多

关键词 光纤法珀应变传感器 波长检测 误差

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光纤法珀声发射传感器的双波长优化稳定方法 被引量：1

17

作者 赵江海 史仪凯 +1 位作者 单宁 袁小庆 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第2期150-152,共3页

提出一种采用优化设计方法改进的双波长稳定方法，能解决光纤法珀声发射传感器输出信号衰减与失真问题。分析双波长稳定原理并建立稳定优化模型。设计光纤法珀声发射传感器的双波长稳定方案，采用1×2密集波分复用器产生两路处于正... 提出一种采用优化设计方法改进的双波长稳定方法，能解决光纤法珀声发射传感器输出信号衰减与失真问题。分析双波长稳定原理并建立稳定优化模型。设计光纤法珀声发射传感器的双波长稳定方案，采用1×2密集波分复用器产生两路处于正交状态的输出信号，波分复用器滤波波长用优化模型求解。试验结果表明这种稳定方法具有无源与精度高的优点，当法珀腔长度变化范围为0～2μm，双波长最大正交误差为11％，能满足光纤法珀声发射传感器工作点的稳定要求。 展开更多

关键词 光纤法珀传感器 声发射 双波长 优化设计 稳定方法

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基于腐蚀硼锗共掺光纤的自闭合光纤法-珀传感器 被引量：1

18

作者 饶云江 郭宇 龚元 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期227-231,共5页

提出了采用化学腐蚀硼锗共掺光纤通过电弧放电封闭成型制作非本征型光纤法-珀传感器的方法。发现硼锗共掺光纤在40%氢氟酸溶液中的腐蚀速率是一般单模光纤的30倍以上。在1.357～1.400的折射率范围内,条纹对比度随折射率改变的灵敏度约为... 提出了采用化学腐蚀硼锗共掺光纤通过电弧放电封闭成型制作非本征型光纤法-珀传感器的方法。发现硼锗共掺光纤在40%氢氟酸溶液中的腐蚀速率是一般单模光纤的30倍以上。在1.357～1.400的折射率范围内,条纹对比度随折射率改变的灵敏度约为30 dB/RIU,分辨率约为3.33×10 5,线性度为0.99以上。化学腐蚀硼锗共掺光纤制作光纤法-珀传感器的方法,适于批量生产,成本低,并有望用于制作腔长较长的光纤法-珀传感器,以实现多个传感器的空间频分复用。 展开更多

关键词 硼锗共掺光纤 光纤法-珀传感器 光纤传感器 折射率测量

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光纤法珀传感器光楔式解调系统设计 被引量：2

19

作者 张雄星 吕文涛 +3 位作者 张天阳 寇琬莹 陈青青 王伟 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1259-1272,共14页

为了实现光纤法布里-珀罗(简称法珀)传感器腔长的解调,提出一种新型光楔式非扫描相关解调系统,对该系统所采用的器件特性及结构进行分析研究。首先,通过模拟不同光谱分布的光源及不同表面反射率的光楔,分析其相关干涉信号并给出系统器... 为了实现光纤法布里-珀罗(简称法珀)传感器腔长的解调,提出一种新型光楔式非扫描相关解调系统,对该系统所采用的器件特性及结构进行分析研究。首先,通过模拟不同光谱分布的光源及不同表面反射率的光楔,分析其相关干涉信号并给出系统器件的最优化结构参数。接着通过对比鲍威尔棱镜与柱透镜在线阵CCD上的光强分布特性,实现更均匀的光谱分布。最后,给出解调系统的具体实施方案及数据处理方法。实验结果表明:光源光谱具有高斯分布且谱宽较大及光楔表面反射率R=0.5时,相关干涉信号特征明显,便于解调。最终解调系统实现在60~100μm腔长范围内误差小于0.025%的解调。这种光楔式非扫描相关解调方案可以实现光纤法珀腔的传感解调,并可以提高不同类型光纤法珀传感器功率适应性。 展开更多

关键词 光纤法珀传感器 非扫描相关解调 光楔 鲍威尔棱镜 线阵CCD

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光纤法珀应变传感器中传感头对中度对信噪比的影响

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作者 杨要恩 刘明治 +1 位作者 王庆敏 孙宝臣 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期462-465,共4页

分析光纤法珀应变传感器在工程应用中受到剪切应变时传感头发生相对错位对信噪比的影响,由于相对错位使得传光有效功率发生改变,进而影响到信噪比的变化,利用经典电磁场理论,建立其数学分析模型,计算机数值模拟结果表明,对中度越高,信... 分析光纤法珀应变传感器在工程应用中受到剪切应变时传感头发生相对错位对信噪比的影响,由于相对错位使得传光有效功率发生改变,进而影响到信噪比的变化,利用经典电磁场理论,建立其数学分析模型,计算机数值模拟结果表明,对中度越高,信噪比越高,当对中度接近0.1时,信噪比将趋于平稳,此时传感器将失效. 展开更多

关键词 光纤法珀应变传感器 对中度 信噪比

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