光纤法布里-珀罗传感器腔长的傅里叶变换解调原理研究 被引量：14

1

作者 章鹏 朱永 陈伟民 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1449-1452,共4页

在宽带光源条件下对光纤法布里珀罗传感器腔长的傅里叶变换解调原理进行了详细的理论推导,在此基础上给出了具体的实现算法和仿真对比实验.仿真结果表明采用傅里叶变换可以有效地对光纤法布里珀罗传感器进行腔长解调.

关键词 法布里-珀罗传感器 傅里叶变换 腔长 解调

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外置油腔耦合局放超声非本征光纤法布里-珀罗传感器 被引量：12

2

作者 陈起超 赵洪 张伟超 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1471-1479,共9页

为解决非本征光纤法布里-珀罗(Extrinsic Fiber Fabry-Perot Interferometor,EFPI)在电力变压器内体绝缘安装困难且易损坏的问题,设计了高灵敏度的EFPI传感器,提出采用油腔结构的变压器油箱壁外置式安装方法。在阐述EFPI传感和液气介质... 为解决非本征光纤法布里-珀罗(Extrinsic Fiber Fabry-Perot Interferometor,EFPI)在电力变压器内体绝缘安装困难且易损坏的问题,设计了高灵敏度的EFPI传感器,提出采用油腔结构的变压器油箱壁外置式安装方法。在阐述EFPI传感和液气介质下膜片振动原理的基础上,分析了传感器检测灵敏度与其法-珀腔膜片尺寸的关系,设计EFPI传感器法-珀腔膜片尺寸并制备传感器。然后,设计外置油腔耦合结构,采用压电陶瓷(Piezoelectric,PZT)声发射传感器构建EFPI传感器性能测试系统,测得EFPI传感器的幅频特性和检测灵敏度。最后,使用板-板电极和变压器实体模型搭建局放检测系统,外置EFPI传感器与PZT传感器同时探测电极局放信号。实验结果表明EFPI传感器的一阶固有谐振频率为113 kHz,静压灵敏度为7.5 nm/kPa,外置油腔耦合结构EFPI传感器局放超声信号的检测灵敏度高于传统的PZT传感器。外置结构可有效保护传感器膜片,降低安装难度,且避免了EFPI传感器置于变压器绝缘高场强度区域带来的安全隐患。 展开更多

关键词 光纤传感器 法布里-珀罗传感器 局放超声检测 外置耦合 幅频特性

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光纤法布里-珀罗传感器的解调方法研究综述 被引量：9

3

作者 周朕蕊 邱宗甲 +1 位作者 李康 张国强 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1-19,共19页

光纤法布里-珀罗传感器以灵敏度高、抗干扰能力强等优点在医疗检测、水声探测、电力监测等领域受到了广泛的关注。光源参数、传感头结构与解调方法是制约光纤法布里-珀罗传感器检测能力的主要因素。对光纤法布里-珀罗传感器解调,即从携... 光纤法布里-珀罗传感器以灵敏度高、抗干扰能力强等优点在医疗检测、水声探测、电力监测等领域受到了广泛的关注。光源参数、传感头结构与解调方法是制约光纤法布里-珀罗传感器检测能力的主要因素。对光纤法布里-珀罗传感器解调,即从携带法布里-珀罗传感器腔长信息的输出光信号中提取腔长信息。该腔长信息映射出了传感头所感受到的振动、位移、加速度、温度等待测量信息。一种好的解调方法能够提高光纤法布里珀罗传感器的解调速度、分辨率、动态范围等性能,而光纤法布里-珀罗传感器的解调方法多达数十种,针对特定的应用场景如何选择适宜的解调方法往往令人困扰。本文首先介绍了光纤法布里-珀罗传感器的输出信号特征,然后从原理上详述了常见解调方法的影响因素,并介绍了国内外研究单位提出的多种改进方法,最后从解调方法的适用范围及光纤法布里-珀罗传感器的复用技术两方面出发,提出了解调方法的选取原则。 展开更多

关键词 法布里-珀罗传感器 解调方法 复用 方法选择

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基于最小二乘法的光纤法布里-珀罗传感器相位校正解调算法 被引量：11

4

作者 刘嘉静 涂子维 +1 位作者 周次明 范典 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期75-80,共6页

为了提高光纤法布里—珀罗传感器的解调精度和效率,利用干涉光谱中的波峰计算出一系列光程差,根据最小二乘法求出该组光程差中方差最小的解作为粗略解调结果,并计算出光谱附加相位;在光谱附加相位基础上进行校正,得到补偿光程差,两者之... 为了提高光纤法布里—珀罗传感器的解调精度和效率,利用干涉光谱中的波峰计算出一系列光程差,根据最小二乘法求出该组光程差中方差最小的解作为粗略解调结果,并计算出光谱附加相位;在光谱附加相位基础上进行校正,得到补偿光程差,两者之和为最终解调结果.仿真结果表明,该算法的解调误差在±2.5nm内.光纤法布里-珀罗蓝宝石高温传感实验表明,从室温升到1000℃时,该算法解调光程差精度为5.4nm,对应温度的精度为±0.36‰F.S.,同等条件下计算速度比FFT-MMSE快400倍,具有计算精度高,计算速度快的优点. 展开更多

关键词 光纤法布里-珀罗传感器 信号解调 最小二乘法 相位校正 高温传感器

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光纤法布里-珀罗传感器的条纹计数法解调误差研究 被引量：4

5

作者 许亨艺 雷小华 +1 位作者 陈伟民 陈涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期59-63,共5页

为探究光纤法布里-珀罗传感器条纹计数法的解调准确度,对基于波峰波谷复合算法的条纹计数法的腔长解调误差及其影响因素进行了理论推导、仿真分析和实验验证.结果表明:光纤法布里-珀罗传感器干涉光谱的干涉级次及干涉级次差、波峰波谷... 为探究光纤法布里-珀罗传感器条纹计数法的解调准确度,对基于波峰波谷复合算法的条纹计数法的腔长解调误差及其影响因素进行了理论推导、仿真分析和实验验证.结果表明:光纤法布里-珀罗传感器干涉光谱的干涉级次及干涉级次差、波峰波谷的位置准确度是影响解调准确度的主要因素;干涉级次随腔长的变化导致腔长解调结果产生周期性跳动误差,跳动周期约为光源中心波长的1/4;周期性跳动误差的幅度受波峰波谷位置准确度的影响,波峰波谷位置准确度越低,周期性跳动误差幅度越大,腔长解调误差越大. 展开更多

关键词 信号解调 光纤法布里-珀罗传感器 条纹计数法 腔长 误差

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钳压法制作的同轴电缆法布里-珀罗传感器 被引量：2

6

作者 刘嘉 焦彤 +1 位作者 周智 肖海 《中国测试》 北大核心 2017年第9期88-93,117,共7页

为研究同轴电缆法布里-珀罗干涉(CCFPI)传感器的钳压法制作工艺,模拟不同结构参数对CCFPI传感器信号质量的影响,分析得出CCFPI反射点的绝缘层外径宜在1.4~2 mm范围内,钳压变形长度不应小于2 mm,反射点一致性对信号质量影响显著;模拟电... 为研究同轴电缆法布里-珀罗干涉(CCFPI)传感器的钳压法制作工艺,模拟不同结构参数对CCFPI传感器信号质量的影响,分析得出CCFPI反射点的绝缘层外径宜在1.4~2 mm范围内,钳压变形长度不应小于2 mm,反射点一致性对信号质量影响显著;模拟电缆拉伸过程,观察到信号频移对电缆应变呈现良好的线性反应。依据模拟结果制作CCFPI传感器,并进行传感性能测试。试验结果表明:CCFPI传感器测得的应变值始终与千分表吻合良好,二者拟合斜率为1.004 92,相关系数为0.998 67,且在小应变范围内CCFPI传感器的测量数据与光纤光栅吻合良好,说明该传感器的测量结果真实可靠;同时观察到CCFPI传感器的分辨率可达110με,失效应变为140 000με。 展开更多

关键词 同轴电缆 法布里-珀罗传感器 钳压法 优化设计 大应变测量

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利用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长同时测量混合溶液中多溶质浓度(英文) 被引量：2

7

作者 金清理 黄晓虹 +2 位作者 王振国 颜利芬 张栋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2147-2151,共5页

为了同时探测混合溶液中多种溶质的浓度,提出一种用光纤法布里-珀罗谐振器作为传感器测量混合溶液中多溶质浓度的测量系统.从理论上分析了光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长与混合溶液浓度之间的关系,采用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透... 为了同时探测混合溶液中多种溶质的浓度,提出一种用光纤法布里-珀罗谐振器作为传感器测量混合溶液中多溶质浓度的测量系统.从理论上分析了光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长与混合溶液浓度之间的关系,采用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长实现了高准确度同时测量混合溶液中多溶质浓度的原理和可行性.构建了由InGaAs发光二极管光源、光纤耦合器、FFPR传感器、光电信号转换和放大器、光谱分析仪等组成的测量系统.对乙醇和甘油的9组标准混合溶液进行测量实验,并用测量结果标定了混合溶液中各溶质浓度与光纤法布里-珀罗谐振器传感器干涉透射波长之间的数学解析关系式.根据数学关系式用Action Script 2.0脚本语言编写程序,计算机实时监控了混合溶液中各溶质浓度的变化过程. 展开更多

关键词 混合溶液 多溶质溶液的浓度 光纤法布里-珀罗谐振器传感器 干涉透射波长 光谱分析仪

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光纤Fabry-Perot传感器的Fibonacci-MMSE联合解调算法 被引量：4

8

作者 尹嘉笛 周次明 +1 位作者 欧艺文 李蒙蒙 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期162-167,共6页

提出一种基于Fibonacci与最小均方差联合解调光纤法布里-珀罗传感器腔长的算法.利用Fibonacci搜索方法,在一系列估计值中快速搜索到对应的最小均方差的数值,并作为腔长解调结果.仿真分析了算法迭代次数与解调准确度之间的关系并进行温... 提出一种基于Fibonacci与最小均方差联合解调光纤法布里-珀罗传感器腔长的算法.利用Fibonacci搜索方法,在一系列估计值中快速搜索到对应的最小均方差的数值,并作为腔长解调结果.仿真分析了算法迭代次数与解调准确度之间的关系并进行温度测量实验.结果表明,该算法的理论平均解调误差小于2×10-5 pm,与实际腔长的拟合度优于0.9999,解调动态范围可达2.5mm;实验中,该算法腔长解调分辨率为0.15nm,对应的温度分辨率达0.03℃,解调时间少于0.03s,具有解调准确度高和运算速度快等优点. 展开更多

关键词 光纤法布里-珀罗传感器 解调 均方差 Fibonacci搜索方法 分辨率 误差 快速度

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光纤光栅与光纤法珀传感器在航空航天领域的研究与应用进展 被引量：22

9

作者 童杏林 何为 +3 位作者 张翠 邓承伟 陶渊 刘访 《激光杂志》 北大核心 2018年第7期1-7,共7页

光纤传感器是近年来发展起来的新型传感器之一,具有独特的技术优势,已经在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。本文分析了光纤传感器在航空航天领域传感监测方面的独特优点,主要介绍了现有技术比较成熟的光纤布拉格光栅（FBG）传感器... 光纤传感器是近年来发展起来的新型传感器之一,具有独特的技术优势,已经在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。本文分析了光纤传感器在航空航天领域传感监测方面的独特优点,主要介绍了现有技术比较成熟的光纤布拉格光栅（FBG）传感器和法布里-珀罗（F-P）传感器的原理和应用,针对它们目前的不足拟出了需进一步完善的技术要求,并对光纤传感器在航空航天领域的发展趋势提出了展望。 展开更多

关键词 光纤布拉格传感器 法布里-珀罗传感器 航空航天

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光纤F-P传感器正交工作点稳定技术研究

10

作者 张玉雪 《无线电通信技术》 2017年第3期53-55,90,共4页

针对光纤法布里-珀罗传感器受到温度、压力等作用会使正交工作点发生漂移的问题,提出一种负反馈的方法使正交工作点输出稳定。通过扫描波长找到正交工作点,使用找到的电流重新设置激光器,将外界变化引起的正交工作点变化引入到温度负反... 针对光纤法布里-珀罗传感器受到温度、压力等作用会使正交工作点发生漂移的问题,提出一种负反馈的方法使正交工作点输出稳定。通过扫描波长找到正交工作点,使用找到的电流重新设置激光器,将外界变化引起的正交工作点变化引入到温度负反馈控制系统中,使温度控制激光器的输出波长,设计了基于负反馈的稳定正交工作点系统。通过温度变化3℃,设计的稳定正交工作点系统能够使正交工作点稳定地输出,从而验证了系统设计的正确性。 展开更多

关键词 法布里-珀罗传感器 正交工作点 漂移 负反馈

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基于氧化锆陶瓷的光纤F-P腔压力传感器研究 被引量：4

11

作者 肖磊 邵宇鹰 +2 位作者 庞拂飞 刘奂奂 彭鹏 《光通信技术》 北大核心 2019年第8期28-31,共4页

以高温环境压力传感器应用需求为背景,提出了一种基于氧化锆陶瓷的光纤法布里-珀罗(F-P)腔传感器,它以氧化锆套筒、LC陶瓷插芯和标准单模光纤为传感器组件,利用粘结胶对3个组件固定封装,制备膜片式空气隙F-P腔压力传感器.在压力装置中... 以高温环境压力传感器应用需求为背景,提出了一种基于氧化锆陶瓷的光纤法布里-珀罗(F-P)腔传感器,它以氧化锆套筒、LC陶瓷插芯和标准单模光纤为传感器组件,利用粘结胶对3个组件固定封装,制备膜片式空气隙F-P腔压力传感器.在压力装置中对封装后的传感器进行0.5~4.0 MPa的压力测试,追踪1543.67 nm反射光谱波谷处波长移动,分别绘制出升压和降压过程中的光谱响应曲线,通过线性拟合后,传感器灵敏度可达9.5 nm/MPa,具有较好的线性度. 展开更多

关键词 光纤法布里-珀罗腔传感器 氧化锆陶瓷 压力测试

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高温大应变光纤传感器性能劣化观测与失效机理分析 被引量：3

12

作者 谭跃刚 崔任鑫 刘繄 《光通信技术》 2021年第9期15-19,共5页

为了进一步优化和改进光纤传感器的固定方式,设计了一种金属焊片式非本征型法布里-珀罗(F-P)光纤传感器,并对其进行了实验观测。研究分析了在1200℃高温环境下不同焊接固定方式的F-P光纤传感器的失效机理。对在1200℃高温下失效的实验... 为了进一步优化和改进光纤传感器的固定方式,设计了一种金属焊片式非本征型法布里-珀罗(F-P)光纤传感器,并对其进行了实验观测。研究分析了在1200℃高温环境下不同焊接固定方式的F-P光纤传感器的失效机理。对在1200℃高温下失效的实验样件进行了观测与分析,利用有限元分析方法对实验样件进行仿真和计算,并结合实际的光谱信号变化来研究其具体的失效过程,结果表明不同的焊接固定方式会对传感器产生不相同的力学影响,从而影响传感器的寿命。 展开更多

关键词 高温 大应变 法布里-珀罗光纤传感器 失效机理分析

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基于EFPI的数字配电网超声检测传感器 被引量：6

13

作者 鞠玲 黄怿 《中国电力》 CSCD 北大核心 2023年第6期194-201,共8页

针对数字配电网设备存在的局部放电(partial discharge,PD)超声信号检测需求,研究并设计了一种基于非本征型法布里-珀罗干涉(extrinsic Fabry-Perot interferometric,EFPI)的超声波传感器,用于检测PD产生的超声波信号。通过仿真软件COM... 针对数字配电网设备存在的局部放电(partial discharge,PD)超声信号检测需求,研究并设计了一种基于非本征型法布里-珀罗干涉(extrinsic Fabry-Perot interferometric,EFPI)的超声波传感器,用于检测PD产生的超声波信号。通过仿真软件COMSOL模拟了不同膜片厚度以及膜片半径的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的灵敏度和固有频率,选择了最佳的结构参数并制作了EFPI传感器。仿真结果表明,传感器的灵敏度可以达到106.6 nm/kPa,固有频率为234.85 kHz。当频率为30 kHz和40 kHz的超声波信号分别加到传感器上时,EFPI超声波传感器检测到的频率分别为29.97 kHz和39.92 kHz。实验结果表明,该传感器可以准确地检测高压模拟罐体中PD产生的超声波信号,且可检测最小放电量为53 pC,具有体积小、频响范围宽、检测灵敏度高的特点,有良好的应用前景。 展开更多

关键词 非本征法布里-珀罗干涉传感器 局部放电 灵敏度 固有频率 放电量

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基于相位差校正的FFT算法的F-P腔长解调方法 被引量：1

14

作者 卞强 余家旺 +1 位作者 童余德 朱禛 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期82-87,共6页

为了提高基于傅里叶变换的法布里-珀罗传感器解调方法的精度,提出了以相位差校正法对快速傅里叶算法(FFT)进行改进。首先,将频率-光谱采样信号构造为两段相差一定相位的信号,分别对其进行FFT变换;然后,根据两段信号的相位差得到频率校... 为了提高基于傅里叶变换的法布里-珀罗传感器解调方法的精度,提出了以相位差校正法对快速傅里叶算法(FFT)进行改进。首先,将频率-光谱采样信号构造为两段相差一定相位的信号,分别对其进行FFT变换;然后,根据两段信号的相位差得到频率校正公式,根据校正后的频率求出腔长,提高了腔长的解调精度;最后,通过仿真计算,对比分析了基于相位差校正的FFT解调算法、FFT解调算法,以及FFT和能量重心联合算法在相同光源信号下解调的精度。仿真结果表明:基于相位差校正的FFT解调算法的解调值与真实值误差的标准差仅为FFT和能量重心联合算法的7.0659%,为FFT解调算法的0.00047%,证明了该改进算法解调的F-P腔长值与真实值具有更好的一致性。 展开更多

关键词 法布里-珀罗传感器 相位差校正 腔长解调

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