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山东科技大学
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2017年 02期
摘要:本文提出了一种基于金属膜片与布拉格光纤光栅(FBG, Fiber Bragg Grating)相结合的水压检测装置,该传感器采用管体增敏封装结构,工作过程为水压推动膜片带动推动光纤光栅,使光栅产生形变,引起FBG的中心波长产生漂移,通过解调光栅波长就可以实现对水压的感知。通过对传感器结构中膜片受力过程有限元分析,获得了该传感器结构模型,并给出传感器设计参数。此传感器具有体积小、结构简单和易于组网等优点,可以应用于煤矿水压监测、坝体渗水及水位监测等。...
摘要:本文利用细芯光纤(TCF)并基于迈克尔逊干涉原理制备了折射率传感器。该传感器采用两段单模光纤(SMF)中间熔融一段细芯光纤,形成迈克尔逊干涉结构。该结构由于单模与细芯光纤的纤芯不匹配,使得在第1个熔接点处激发出包层模式,并在第2个熔接点处与纤芯模耦合发生干涉,实验结果显示随着折射率的增加干涉条纹发生蓝移。接着我们为了增强传感器的灵敏度又对细芯光纤进行腐蚀,腐蚀之后与之前相比发现,在低折射率条件下,折射率与波长变化呈现很好线性关系,对比腐蚀前传感器性能有了很大的提高。实验最终结果显示,在高折射率区1.42~1.4435范围内,折射率在长波长处最高达到−564.09 nm/RIU,并且第二、三和四个波段处灵敏度与未腐蚀前相比分别提高了0.9655、0.71和0.7倍。...
摘要:本文对液压支架的初撑力进行了分析,提出了一套初撑力保证系统,当初撑力不足时,能够自动提高液压支架立柱下腔的液体压力,直至达到支架所需要的初撑力....
摘要:基于塞格奈克效应,对谐振光纤陀螺仪的关键器件--谐振腔谐振特性做了深入研究.通过对影响谐振特性的多个参数进行模拟仿真,确定谐振光纤陀螺仪工艺、器件的最佳选择.同时,对谐振腔输出光强与输入光频率的关系进行了仿真.结果表明,输出光强与谐振频率偏差在靠近谐振点附近存在一个良好的线性工作区;在激光器线宽一定的情况下,谐振腔光纤存在一个最佳长度.通过改变光纤的长度或光纤环的尺寸,可以获得不同的动态范围,这种几何的灵活性是光纤陀螺很重要的优点之一....
摘要:采用数值模拟的方法研究了光纤布拉格光栅(FBG)的非线性双稳开关特性.从耦合模理论出发,利用Jacobi椭圆函数法得到了3种不同的解,首先对3种解下的非线性双稳开关特性分别进行比较,然后针对各个解下的影响开关特性的失谐量、耦合系数和光栅长度等参数进行分析,研究结果对于分析和构建非线性双稳FBG光开关具有一定的意义....
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北大核心 CSTPCD AJ CA SA
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摘要:针对光纤Bragg光栅应力传感中温度交叉敏感的问题,设计了一种有效的无源温度补偿方法和补偿结构.通过理论模拟,分析了M值不同时补偿效果曲线的变化,从中得到了补偿效果最好时的M值;得出了不同预应变情况下的温度特性曲线,从中找出了温度特性被完全补偿时的预应变的值;分析了温度补偿中出现过补偿和欠补偿现象的原因.通过该方法,有效地解决了光纤Bragg光栅传感中的温度交叉敏感问题.温度补偿后可以满足对光纤光栅温度稳定性要求较高的光纤传感、通信等领域的需要....
[硕士论文] 李丽君
机械设计及理论 山东科技大学 2001(学位年度)
摘要:该课题的研究内容是液压支架的初撑力保证系统及装置,是根据综采煤矿生产中支护的现实条件确定的.从开题到课题完成,是一个完整的机械设计过程.顶板支护是煤矿生产中的一个重要环节,初撑力又是支护的一个重要因素,在生产中,由于种种原因,经常存在初撑力低于要求值的问题.该课题针对这一个体情况做了大量研究工作,根据科学的计算设计出了合理可行的液压系统及机械装置来解决这一问题.并且详细说明了各重要零部件的设计与校核,绘制了装配图以及所有非标准零部件的加工图纸.总体说来,该课题有一定的理论意义和实用价值,符合国家对硕士研究和毕业论文的要求.
摘要:Mach-Zehnder干涉仪具有制作简单,灵敏度高,实用性强等优点,但是本身质地脆弱,存在交叉敏感,灵敏度有待进一步提高等问题.基于此,该文利用碳纳米管封装光纤,在提高机械强度的同时提高光纤传感器的灵敏度.通过实验验证,利用碳纳米管封装Mach-Zehnder传感器在1.333-1.335折射率变化范围内拥有900nm/RIU的灵敏度,而在1.335-1.35的范围内拥有280nm/RIU的灵敏度....
摘要:设计并实现了一种新型光纤光栅压力传感器.该传感器以光纤布拉格光栅(FBG)为敏感元件,通过菱形钢结构,将压力转换为膜片横向应变,通过将光纤光栅粘于工形膜片中心轴线上,可将压力转换为光纤光栅轴向应变,通过解调光栅的中心波长漂移即可得到压力大小.传感器外壳采用圆柱体刚性封装,外高为13mm,直径为33mm.对设计的传感器进行了压力标定测试,得出传感器的线性拟合度为0.9935,量程为0~0.234MPa,灵敏度为3.341nm/MPa....
摘要:为了提高传感器灵敏度,减少成本,提出了一种基于聚酰亚胺涂层的全光纤Mach-Zehnder(MZ)干涉式盐度传感器,传感部分由单模光纤-小芯径光纤-单模光纤(Single mode fiber-Thin core fiber-Single mode fiber,STS)错芯熔接而成,并将聚酰亚胺作为敏感膜涂覆在小芯径光纤之外,利用聚酰亚胺在电解质溶液中的溶胀特性而实现对盐度的传感.利用实验室配制的NaCl溶液进行传感器性能测试实验,结果表明,在其它条件不变的情况下,涂覆的敏感膜越厚,灵敏度越高....
摘要:针对光纤通信与传感系统中光纤内信号的提取问题,将基于弯曲光纤信号的提取方法及过程进行了理论仿真分析.通过理论推导获得了弯曲光纤内信号提取的理论模型;依据该模型,对提取信号功率、光纤参数和信号光参数间的关系进行仿真分析.仿真结果表明:光信号提取(泄露)功率与通信光波长呈指数上升关系,与纤芯半径、光纤相对折射率差和弯曲半径等呈指数下降关系....
摘要:全光纤干涉式传感结构作为一种新兴的高灵敏度和高光学集成性光纤传感器,由于其传感特性与其结构密切相关,使传感器设计更加灵活,因此,传感机理及如何提高测量性能成为研究该类传感器的关键.文章利用有限差分光束法得到全光纤干涉式传感结构中传感光纤部分去包层和弯曲时的输出光谱,再通过傅里叶变换得到空间频谱情况与色散方程进行比对,最终获得两种增敏方式下主要参与耦合包层模的情况.结果表明,相较于未增敏前,增敏后参与耦合的包层模数量有所增多,阶数有所增高,且在一定范围内,弯曲半径越大,主要参与耦合的包层模阶数越高....
摘要:基于小芯径光纤具有稳定性好,抗干扰能力强、成本低等优点,该文提出了一种纤芯失配式的多模干涉理论的光纤折射率传感器,由单模-小芯径-单模光纤组成.另外,制作了具有不同折射率值的溶液进行实验,且进一步研究了该传感器的传输光谱与折射率的关系.实验结果表明在测量折射率为1.334-1.4384的折射率溶液时该传感器得到了很好的灵敏度....
摘要:文章针对平行光束反射式光纤位移传感器存在接收光强与被测位移量间双值对应问题,提出在试件表面设置光敏元件指示试件移动范围的方法来解决双值问题;并提出了双光路结构传感器设计方案,以消除光源波动、反射面反射率差异等因素对测量结果的影响;设计了基于C8051F410/2单片机的信号检测硬件电路....
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北大核心 CSTPCD CSCD CA SCI SCIE CBST SA
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摘要:本文推导了包层为单轴各向异性晶体的光纤理想正规模特征方程,应用中值定理,结合Matlab的数值求解,提出了这一超越方程的一种求解算法,并在此基础上,对包层为单轴各向异性材料的光纤Bragg光栅的反射谱与包层折射率关系进行了模拟分析.模拟结果表明,K(cl)对反射谱有很大的影响,不同的k(cl)可以导致不同的光栅反射率和Bragg波长....
摘要:本文提出了一种基于全光纤马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉式光纤温度传感器结构,是在单模光纤(SMF)上熔接一段30mm长的细芯径光纤,利用光纤的纤芯模和包层模对温度灵敏度的差异,来测量在不同波长处的波长温度关系,实现对温度的测量.实验中我们分别对波长1531.2375nm和1544.39nm处的干涉波谷进行测量,得到两个波谷的温度灵敏度分别为89pm/℃和94.7pm/℃,该温度灵敏度系数远远大于光纤布拉格光栅,且测试曲线呈现很好的线性度.该类传感器具有结构简单、温度灵敏度高、造价低等优点....
摘要:针对目前光纤类温度传感器在高温测量中存在的问题和光纤高温传感器发展现状,自行设计和研制了一种全光纤高温传感器,该传感器为全光纤结构,采用新的传感原理,获得了一种适用于150~900 ℃的光纤高温传感器,其灵敏度为22 pm/℃,传感器温度传感线性度为99%.该传感器的开发可望解决石化等行业高温监测问题,同时还可以在电力、高速列车、消防及核辐射等恶劣环境中使用....
摘要:塑料光纤以其芯径大、柔韧性好、连接方便和耦合效率高等优点,为光纤到户(FTTH)接入问题提供了很好的解决方案.文章通过MATLAB对塑料光纤连接器中的光纤耦合效率问题进行了模拟仿真.提出了一种用于FTTH的实用塑料光纤连接器结构,该连接器具有连接损耗低、操作简单、安装方便和性价比高等特点....
摘要:  光纤结构设计、模间色散求解、光纤光栅模式耦合等问题的研究,都需要对光纤纤芯及包层模的有效折射率进行精确计算。本文以光纤三层结构模型为基础,结合该模型下的模式本征方程,使用截弦法求解了纤芯模有效折射率,并将计算结果与COMSOL软件模拟的对应纤芯模的传输光场进行对比,验证了计算结果正确。使用区间遍历算法对包层模有效折射率进行了求解,与已有的传统方法相比,该方法可以有效防止求解过程中根的遗漏、避免特征方程产生的奇点,并能保证模式的正规性。本文采用Mathematica软件对求解过程进行仿真,获得了纤芯模和包层模有效折射率与波长关系曲线。...
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:为了满足煤矿生产安全对于埋入式矿压传感器的需要,针对目前光纤光栅式矿压传感器在结构及应用方面的局限性,提出并实现了一种适用于煤/岩层埋入、煤矿称重和液压支架等压力测量的光纤光栅矿压传感器.该传感器外形为圆柱形,内部采用菱形力传递结构,结合工形膜片将纵向分布的压力转换为膜片的横向应变而传递给光纤光栅的方法,传感器直径为30 mm,高度为10 mm.利用有限元分析方法,对传感器菱形力传递结构和工形膜片的应变情况进行了理论分析.对该传感器的特性进行了实验研究,该传感器具有很好的线性度和重复性,线性拟合度为0.997 5,量程为0~ 7.15 MPa,灵敏度为0.598 3 nm/MPa.该传感器可埋入煤、岩层用于压力测量,还可以用于替代其他各电子类压力传感器对煤矿压力进行精确测量,也可在其它领域推广应用....
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