高精度光纤光栅波长测试系统研究CSCD

为了准确测量光纤光栅（FBG）的中心波长,设计了一种高精度光纤光栅波长测试系统,主要由可调谐激光器和光功率计组成,采用波长扫描的方法进行测试。利用可调谐激光器输出光波长精度和信噪比高的特点,通过在光功率计的全量程范围进行波长扫描,得到高精度、大动态范围的光纤光栅反射光谱曲线,然后应用四次多项式拟合来计算中心波长。测试结果表明,系统在（1520 - 1590）nm 波长范围内,测量重复性优于0.5pm,测量不确定度为2pm（k=2）,可以满足传感用光纤光栅的测试需要。     

空间光纤传感测量技术应用研究

针对空间环境参数测量的需求和特殊环境约束,研究光纤技术应用于空间飞行器上的系统性解决方案。从不同的参数敏感形式当中选择光纤光栅实现温度、压力等物理参数测量,详细分析了光纤光栅解调装置的设计与实现,采用CCSDS标准协议形式实现测量数据的封装和传输。针对空间环境的特殊性,分析空间力学环境、辐照环境对光纤传感测量系统的影响,研究了提高测量系统空间环境适应性的方法,为空间飞行器上的物理参数集成化测量提供一种有效的解决方案。     

空间光纤传感测量技术应用研究

针对空间环境参数测量的需求和特殊环境约束，研究光纤技术应用于空间飞行器上的系统性解决方案。从不同的参数敏感形式当中选择光纤光栅实现温度、压力等物理参数测量，详细分析了光纤光栅解调装置的设计与实现，采用CCSDS标准协议形式实现测量数据的封装和传输。针对空间环境的特殊性，分析空间力学环境、辐照环境对光纤传感测量系统的影响，研究了提高测量系统空间环境适应性的方法，为空间飞行器上的物理参数集成化测量提供一种有效的解决方案。     

用于光纤F-P声压传感器的直流补偿解调技术研究

提出了一种改进的双腔直流补偿技术，用于解调非本征法布里-珀罗干涉(EFPI)光纤传感器，以消除腔长差与入射光波长相匹配的要求。通过消除直流分量和校准信号相位，可以从具有任意相位差的原始信号中获 得两路正交信号。通过理论仿真，制作了具有不同腔长差的EFPI光纤传感器，对所提出的方法进行了试验验证。 结果表明，该方法在解调双 F P腔 EFPI传感器时，不需要保证初始相位差恒定，且对腔长漂移不敏感，具有良好的 稳定性和实用价值。     

光时域反射计校准及其测量不确定度分析

介绍了光通信网路中应用非常广泛的光纤时域反射计(OTDR)的基本工作原理,主要技术参数及其校准方法;在OTDR的诸多技术参数中只有位置/距离、损耗和中心波长具有计量溯源校准性质,目前对OTDR位置/距离、损耗/衰减的校准方法主要采用标准光纤法,中心波长的校准采用光谱仪直接测量。由于标准光纤法对OTDR的校准状况和实际应用状况相同,因此易于进行量值的传递和比对。文中详细阐述了标准光纤法校准OTDR的技术原理、测量标准设计和组成,给出了测量结果,并对测量结果进行了不确定度分析,该测量标准自建立以来,已为国内多家单位近千台的OTDR提供了校准服务,标准的建立已经获得了较好的经济效益和广泛社会意义。     

窄线宽单频单偏振环行腔掺铒光纤激光器

为了获得稳定的窄线宽单频单偏振掺铒光纤激光器输出,对采用饱和吸收体的环行腔结构掺铒光纤激光器进行了研究.实验中采用未抽运掺铒光纤作为饱和吸收体形成窄带滤波器,并选用高反射率的光纤光栅作为波长选择元件,同时采用具有高消光比的保偏环行器来获得单偏振激光.窄线宽单频单偏振环行腔掺铒光纤激光器的峰值波长可以通过拉伸光纤光栅进行调谐,调谐的范围为1548~1552nm.当抽运功率为275mW时获得的输出最大功率55.4mW.通过采用光纤延迟自外差法的线宽测试技术测量出该环行腔掺铒光纤激光器的20dB线宽为3kHz,光纤激光器的输出光偏振态长时间稳定在偏振度99.9%.这种窄线宽单频单偏振掺铒光纤激光器可以作为相干激光雷达的稳定信号源.      

三轴一体轻小型光纤陀螺仪的时序设计

由于光纤陀螺敏感环绕制过程中不能精确控制光纤长度,要求时序产生电路必须在不改动硬件的前提下能跟踪由敏感环光纤长度决定的光纤陀螺特征频率.利用相关检测理论,分析了调制解调信号频率准确度对陀螺标度因数误差的影响.针对三轴一体轻小型光纤陀螺仪,在满足现场可编程逻辑器件(FPGA)专用资源约束的条件下,使用一片FPGA完成了三轴调制解调信号时序的设计,并计算了其在中精度范围内跟踪特征频率的精度.实验结果表明:时序设计满足三轴一体轻小型光纤陀螺仪对调制解调信号频率准确度的要求.      

射频衰减计量保证方案（MAP）

本文叙述射频衰减计理保证方案(MAP)的数学模型及t检验和F检验方法。MAP是一种新的量值传递方法,中心实验室通过传递标准衰减器的传递,参加实验室用核查标准衰减器,使其参考标准测量过程不确定度控制在一定范围以内。     

线性调频半导体激光衍射光栅干涉仪

介绍一种以线性调频半导体激光为光源的衍射光栅干涉仪。激光与光栅上衍射的±１级衍射波会合，由于有光程差而发生光拍频，测量拍频信号的相位移则可测得光栅的位移。设计了一种克服激光波长漂移和空气折射率变化影响的对称差动光路，使这种方法达到实用化的程度，分辨力达到纳米级。此外，还介绍了应用于接触干涉仪的实验情况。     

保偏光纤截止波长校准装置研制CSCD

分析给出了保偏光纤截止波长测量的实现方法,通过解决可变波长单色偏振光产生技术和测量过程中保偏光纤的对轴耦合技术,研究建立了保偏光纤截止波长校准装置,分析验证了测量结果和装置的性能,为统一保偏光纤截止波长参数量值奠定了基础。     

保偏光纤截止波长校准装置研制

分析给出了保偏光纤截止波长测量的实现方法,通过解决可变波长单色偏振光产生技术和测量过程中保偏光纤的对轴耦合技术,研究建立了保偏光纤截止波长校准装置,分析验证了测量结果和装置的性能,为统一保偏光纤截止波长参数量值奠定了基础。     

基于可调谐光纤法珀滤波器的FBG应变测量实验研究

本文介绍了基于可调谐法珀滤波器的FBG解调技术,说明了其优缺点及其适用的场合。然后,采用等强度梁对FBG应变传感器进行了标定,该FBG应变传感器在20℃时的应变灵敏度系数为1. 176pm·με~(-1)。最后,对某无人机模型的机翼进行了应变实验测试,获得了比较理想的测量结果。此实验也证明了FBG应变传感器适用于一些低速、缓变、高精度、大容量测量的场合,具有比较广阔的应用前景。     

光纤Sagnac温度传感器信号检测技术

利用光纤Sagnac干涉仪的偏振非互易性PNR(Polarization Non-Reciprocity)可以实现对单温度点的高精度测量.传感头周围温度场的变化引起干涉仪光路中两相干光的相位差变化.通过分析温度传感器的测温原理,得到其输出的线性化模型.采用方波调制解调技术实现了对温度传感器光路系统输出的全数字信号检测.设计了以C8051F060混合信号微控制器为核心的全数字信号检测系统,实现其采样信号和调制信号的相位关系保持.16位高精度模/数转换器的电压采样值通过数字滤波及分段函数解算处理,得到测量温度值的数字输出.这种技术具有实现方便,便于数字化处理及时序控制等优点.通过-15~55℃的全温扫描实验得到的实验数据和理论曲线近乎重合,系统输入/输出成很好的线性关系,线性度达到了10-3量级.实验研究表明这种温度传感器可以实现高精度的温度测量.      

基于DSP的全数字闭环光纤陀螺

介绍了一种采用DSP(Digital Signal Processor)技术实现的全数字闭环光纤陀螺.该闭环光纤陀螺采用以多功能集成光学器件为核心的全保偏结构,以方波为偏置调制,数字阶梯波反馈.文中对该闭环光纤陀螺的前置放大、信号检测、数字解调、数字滤波等部分进行了设计和实现,对采用DSP技术解决系统精度和实时性矛盾的方案进行了讨论,并对闭环光纤陀螺的性能和参数进行了理论分析和实验测试.测试结果表明系统达到了小于0.3/h的零漂和100×10^－6的非线性度指标.     

美国的新型量值传递方式及其实施方法

近十年来,美国标准局开展了一项新的最值传递服务,即计量保证方案(MAP)。该方案通过一个“传递标准”完成对参加 MAP 的各实验室测量系统的全面考核,并使之溯源到国家标准。MAP 的核心是通过各实验室内部使用的“核查标准”获得大量数据,建立测量过程参数,并在“传递标准”校准了实验室测量系统后的较长时间间隔内,经常测量“核查标准”,用统计学方法检验其结果是否符合统计计量的要求,使测量过程处于连续的统计控制之中,从而保证测量的总不确定度的有效性,完成物理量值真正传递到现场的目的。     

三波长数字相位解调法解调误差及影响因素

介绍了光纤法布里-珀罗(F-P)传感器的传统解调方法,系统地推导了针对非本征法布里-珀罗干涉型(EFPI)传感器解调的三波长数字相位解调法的解调原理,仿真和实验分析了三波长数字相位解调法的解调误差。仿真分析结果表明,相位偏离正交关系是限制解调的最主要因素,要保证解调误差在15 nm以内,腔长变化应小于在正交腔长处2μm的范围。采用3个独立的激光光源进行实验,实验结果表明,在正交腔长附近1μm范围内变化,解调腔长误差小于12 nm,重复性误差小于10 nm,解调具有良好的稳定性。     

液滴束流轴向速度弥散与角向弥散的测量

轴向速度弥散和角向弥散是液滴束流在多数应用中的基本要求。利用标准偏差的传递关系,通过测量相继液滴飞行到测量位置的一组时间间隔,可得液滴束流轴向速度的相对标准偏差。推导了相对标准偏差的表达式,描述了测量相继液滴时间间隔的装置。研究用若干根光纤测量液滴束流角向弥散的新方法,已测得几个角度范围内的液滴记数,经修正,得到了对应不同方向角范围的液滴数。     

光栅式凸轮盘测量仪

主要用来检测各类机床预置功能部件——凸轮盘的功能曲线的形状误差和位置误差,可实现对凸轮盘的静态检测和动态检测。以被测件作为检测传动链的一个环节,可减少其传动误差,实现测量的连续性。由于采用长、圆光栅作为测量标准元件和定位元件,用计算机控制,用逻辑电路处理,从而可完成误差计数、自动显示、记录、绘图和打印等程序,具有较高的精度、检测效率和较多的测量功能。     

用14mm型同轴功率标准测定N型传递标准

本文介绍一种将微波功率从14mm型同轴功率标准传递到N型同轴通过式或终端功率标准的方法。文章内容包括公式推导和接头效率的测量,并给出了被测件的校准因子,其不确定度在±1.3％以内。     

耦合模式全光纤偏振模色散传递标准研制CSCD

偏振模色散（PMD）是发展高速光纤通信必须解决的关键技术之一,由于其具有很强的统计特性,很难对偏振模色散测试仪进行精确校准.波片堆作为理想的耦合模式偏振模色散传递标准已被许多著名校准机构采用,但由于其制作难度大、成本昂贵等特点,严重阻碍了其应用推广.介绍一种制作简单、成本低廉的全光纤耦合模式偏振模色散传递标准的制作方法,其稳定性为0.5％,与波片堆传递标准性能相当,优于普通光纤传递标准1～2个量级.