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白光干涉 | 量子荧光|微型光纤光谱仪-ag贵宾会

基于白光干涉的绝对距离测量方法的研究

基于白光干涉的绝对距离测量方法的研究

随着工业的发展,产品的测量精度有待进一步提高,绝对距离的测量装置在近几年更是需要改善。为此本课题研究了一种基于白光干涉测量装置来测量绝对距离。本论文从理论研究和实用角度出发,深入研究了白光谱域干涉的原理和特性,介绍了通过分析白光干涉光谱进行绝对距离测试的方法。文章主要研究白光干涉测量系统:利用白光michelson干涉仪组成的干涉系统,usb2000光纤光谱仪来接受与绝对距离相关的干涉光谱信号。文章详细论述了系统的测量原理、测量装置、数据处理及实验验证。在本论文研究的系统的最后输出信号只与干涉仪的臂长差有关,而与其在测量光路的相位无关,因此,该测量系统有效地提高了系统的抗振能力;同时,利用频谱域白光干涉原理提高了测量范围和抗干扰能力。

绝对距离测量指无导轨测长。激光干涉仪测量过程中虽然可以达到纳米级甚至亚纳米级的测量精度,但也有种种局限性,如只能进行增量式测量,测量过程不能间断,以及需要导轨作为参考标准等等。这些缺点限制了激光干涉仪的应用场合。所以在实际测量中迫切需要无导轨绝对距离测量。

非本征光纤法布里-珀罗传感器解调方法研究

非本征光纤法布里-珀罗传感器解调方法研究

非本征光纤法布里-珀罗(extrinsic fabry-perot interferometer,efpi)传感器是当前光线传感器研究领域的一个重要分支,efpi解调技术的测量分辨率和抗干扰能力是决定其能否实现高精度测量的关键。

传感器技术是现代信息技术的重要内容,是21世纪人们在高新科技发展方面争夺的制高点之一。在国外,各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键,从20世纪80年代起,日本就将传感器技术列为优先发展的高新技术之首,美国等各西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点内容。我国在20世纪80年代以来也将传感器技术列入国家高新技术发展的重点。从广义上来讲,传感器就是能感受外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置:从狭义上讲,传感器就是能将外界信息转换成电信号的装置。而光线传感器则是通过被测量对光纤内传输的光进行调制,使传输光的强度(振幅)、相位、频率或偏振态等特性发生改变,再通过对被调制过的光信号进行解调,从而得出被测量的一种新型传感器。光纤的许多物理特性,如双折射、偏振特性、传播常数、衰减等会随着外界因素的变化而变化。再结合新型光学材料的物理特性,如透光性、声光效应、应力应变效应、电致伸缩效应、法拉第磁光效应及其它材料的物理特性,就可用光纤制成种类繁多、功能各异的传感器。因此上,光线传感器可用于测量温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等上百种物理量。

白光非本征法布里一拍罗干涉光纤传感器及其应用研究

白光非本征法布里一拍罗干涉光纤传感器及其应用研究

非本征法布里一拍罗干涉(extrinsic fabry-perot interferometric, efpi)光纤传感器由于其结构简单,体积小,可靠性好,灵敏度高,被认为具有广泛的工业应用前景?高温?高压?强电磁千扰的恶劣工业环境下温度和压力的测量是光纤传感器应用的一个重要方向?efpi光纤传感器解调技术的测量分辨率和抗干扰能力是决定其能否胜任恶劣环境下压力?温度测量应用的关键?本文在光谱域白光efpi光纤传感器的解调机理和efpi光纤传感器在压力?温度和应变测量应用方面进行了深入?系统的研究,主要工作如下: 实现基于hr2000型微型光纤光谱仪的光谱域白光efpi光纤传感系统?通过稳定光源光谱的存储实现干涉光谱信号归一化,并通过存储背向瑞利散射光谱消除传输光纤对归一化过程的影响?通过hilbert扭变换来实现频率域干涉光谱信号的在线归一化,使归一化过程不受光源光谱形状以及谱峰位置变化的影响?

根据传输光在光纤中被调制的机理,光纤传感器可以分为强度调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、偏振态调制光纤传感器和波长调制光纤传感器等。 相位调制光纤传感器中传输光的相位受外界参量调制,通过检测相位变化来实现外界参量的侧量。光纤中传输光的相位由光纤波导的物理长度、折射率及其分布和波导横向几何尺寸决定。压力、温度和应变等外界参量均能改变上述波导参数,实现光纤中光的相位调制。为了进行光纤中光相位的检测,需要通过干涉技术将相位变化转化为光探测器可测量的强度变化。与其他调制方式相比,相位调制方式由于采用干涉技术而具有很高的检测灵敏度。

一种新的白光光纤传感系统波长解调方法

一种新的白光光纤传感系统波长解调方法

提出了一种新的白光非本征法布里珀罗干涉(efpi)光纤传感系统的干涉谱处理方法, 在白光法布里珀罗干涉光纤传感系统中, 一个中心波长为850 nm 的发光二极管(led)作为宽谱光源, h r2000 高分辨力微型光谱仪用来测量返回的干涉光谱。通过跟踪干涉光谱中的特定谱峰点, 法布里珀罗干涉传感器的腔长值可以被解调出来。应用反向传播神经网络, 解决了单峰测量方式的级次模糊问题。反向传播神经网络能够分辨出干涉谱中不同谱峰的干涉级次, 因而可以进行多个谱峰的连续跟踪。从而实现了高精密度、大动态范围的测量。进行了基于这种干涉谱处理方法的白光法布里珀罗干涉传感系统的应变测量实验。利用该传感系统实现了精密度达0. 1 με, 500 με范围的应变测量。

基于非本征法布里珀罗干涉仪(efpi)的光纤传感器对应变、温度等外界物理量高度敏感, 在测量领域的应用研究引起了广泛的关注。相对于其它光纤传感器而言, 光纤非本征法布里珀罗干涉仪传感器具有灵敏, 体积小、制造成本低和结构坚固等方面的优点, 在民用基础设施和石油化工、航空航天等领域具有着广阔的应用前景[ 1 ~ 2] 。

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