高双折射光纤受横向压力作用下的模式耦合特性

本文研究高双折射偏振保持光纤受外界横向压力扰动作用下的偏振模传输特性。对应于由外界压力扰动而引起的高双折射光纤中的模式耦合，给出了光纤中传导模之间的耦合功率关系式。理论研究和实验结果表明，在向压力振动作用下，高双折射光纤中传导模的耦合特性与扰动力的大小，扰动力与光纤双折射主轴的夹角，光纤的受扰区域以及受扰光纤的双折射参数有关。这种特性可应用于光纤传感技术中。     

单模光纤声光频率偏移装置

本文介绍了一种光导纤维声光频率偏移器,单模光纤由于弯曲将引起双折射,由压电晶体产生的声波通过该弯曲的单模光纤,则由一种偏振模的光耦合到另一种偏振模时,其频率将产生偏移,其偏移量为压电晶体产生的声波频率。单边带抑制可达30dB以上。     

石英光纤与树脂界面剪切强度实验研究

为了克服无法精确控制光纤埋入长度和埋入方向等缺点,重新设计了光纤单丝拔出实验.有限元计算结果表明,新旧方法下,光纤各部分剪切应力的分布规律相同,且各相应应力数值误差不超过5%.根据原理设计了纤维穿透基体的光纤拔出实验模具,并进行了普通单模光纤以及碳涂敷单模光纤与基体材料间界面剪切强度实验研究.光纤单丝拔出实验现象表明,光纤涂敷层与内部包覆层间界面平均剪切强度较低,因该强度值与光纤周围的基体材料上承受的沿光纤轴向的正应力相关,若将光纤埋入到复合材料中去,轴向载荷不宜过大,否则会出现光纤涂敷层和包覆层之间界面剪切剥离,产生裂纹,从而降低整体结构的力学性能.     

多模光纤耦合损耗测量

设计了测量光纤耦合损耗的实验装置，测量了多模光纤与光源的耦合损耗、多模光纤与多模光纤在纵向偏移及横向偏移时的耦合损耗，理论上分析计算耦合损耗，实验结果与理论计算有较好的一致性。     

探针型光导纤维传感器

本文介绍了一种探针型光纤传感器。其结构简单、灵敏度高。保偏光纤中两正交偏振模受外场作用,其传播速度发生变化,形成相位差。根据这一特性,该传感器能检测压力、温度、电场、磁场等物理量。     

高超声速风洞来流扰动测量及数据后处理技术研究

来流扰动对高超声速风洞中开展的实验研究，如层/湍流边界层的不稳定性与转捩实验，有直接影响。为加深对高超声速风洞中边界层转捩实验的认识，需对高超声速风洞的来流扰动进行定性与定量的测量与分析。提出一种高超声速风洞扰动模态校测方法，使用热线风速仪和皮托管压力探头对高超声速风洞自由来流进行测量。在小扰动假设前提下通过模态离解分析，并结合直接数值模拟结果，获得风洞自由来流各扰动模态的幅值。运用德国不伦瑞克工业大学马赫数6 Ludwieg式高超声速风洞对该方法进行检验。实验结果显示:该风洞为典型噪声风洞，其来流扰动中声波模态高达扰动总模态的69%，涡波模态和熵波模态约各占15%。该扰动模态校测方法为高超声速风洞的流场扰动测量提供了一个思路，为基于高超声速风洞开展的实验提供了借鉴和参考。     

以随机壁微扰辐射损耗为基础的光纤传感技术(英文)

提出并研究一种构成光纤传感网络埋入复合材料内部用于损伤探测的光纤传感技术.对光纤进行化学处 理,剥去光纤外层在纤芯表面形成无规则分布、大小不一的微粒,在光纤形成随机壁微扰区.根据随机壁微扰导致导模与辐射模的模转换引起功率损耗的特性,随机壁微扰区就可以为敏感区.本文根据平面波导随机壁微扰理论并实验研究了腐蚀时间与相对功率损耗的关系.最后给出内含光纤传感网络试件的实测结果.结果表明,本文提出的光纤传感技术可用于复合材料损伤探测,为监测飞行器飞行时的载荷及损伤结果提供一种测试方法.     

光纤基线标定激光测距仪的方法研究

提出利用光纤基线代替野外基线标定激光测距仪的方法,将室外基线引入到室内。研究激光到光纤耦合方法并选取适当的耦合元件参数,搭建稳定的激光器到光纤高效耦合平台。对3段不同长度光纤基线进行了光程长度测量实验,分析了光波长、温度、聚焦透镜、色散等因素对测量结果的影响。实验获得了稳定的测量数据,测量结果偏差在2mm以内,验证了方法的可行性。     

光纤微位移传感器原理性研究

本文概述了光纤微位移传感器的设计过程及实验结果。该微位移传感器是采用普通单模光纤传输相干光,射到改进后的牛顿环上,由多模光纤接收两镜片反射光形成的干涉条纹,从而确定镜片移动的距离,它的精度可达到10~(-7m)。本文利用该装置对硬铝的膨胀系数作了测定,证明了该装置的可行性。     

斜拉索在平面内的非线性固有振动特性分析

研究斜拉索在平面内的非线性固有振动特性。从考虑抗弯刚度和垂度影响的斜拉索在平面内发生横向振动的非线性自由振动方程出发,对斜拉索发生单模态振动进行了分析,将拉索运动微分方程简化为带平方项的Du ffing方程,用摄动法求取反映该平方项影响的近似解析解,然后通过求解派生系统的特征值问题来分析拉索模态之间的耦合作用对拉索非线性动力学性质的影响,并与单模态振动分析结果进行了对比和验证。最后结合工程实例讨论分析了斜拉索重量、抗弯刚度、拉伸刚度、张力和倾斜角度对其非线性固有振动特性的影响。     

分布式光纤微弯应变传感器

分布式应变传感器对大型重要工程结构的应变状态的实时测量具有重要的应用价值.本文研究了一种基于光时域反射技术的准分布式光纤应变传感器系统,沿光纤分布各局部点的应变信息由一种新颖结构的微弯应变传感器提取.实验研究表明,此微弯应变传感器在一定的工作范围内有较高的灵敏度、较好的线性度和重复性.     

Loading Localization by Small-Diameter Optical Fiber Sensors

Structural health monitoring(SHM)in service has attracted increasing attention for years.Load localization on a structure is studied hereby.Two algorithms,i.e.,support vector machine(SVM)method and back propagation neural network(BPNN)algorithm,are proposed to identify the loading positions individually.The feasibility of the suggested methods is evaluated through an experimental program on a carbon fiber reinforced plastic laminate.The experimental tests involve in application of four optical fiber-based sensors for strain measurement at discrete points.The sensors are specially designed fiber Bragg grating(FBG)in small diameter.The small-diameter FBG sensors are arrayed in 2-D on the laminate surface.The testing results indicate that the loading position could be detected by the proposed method.Using SVM method,the 2-D FBG sensors can approximate the loading location with maximum error less than 14 mm.However,the maximum localization error could be limited to about 1 mm by applying the BPNN algorithm.It is mainly because the convergence conditions(mean square error)can be set in advance,while SVM cannot.     

空心光纤埋入环氧树脂复合材料中的影响与应用研究

首次提出利用空心光纤灌注胶液的方法进行复合材料的自诊断与自修复.文中具体分析了空心光纤的传光机理,介绍了利用空心光纤进行复合材料断裂位置测量的原理、方法和实验研究.依据国家有关的复合材料测试标准对环氧树脂复合材料埋入与不埋空心光纤进行了对比实验,实验结果表明空心光纤埋入树脂基复合材料中对其性能的影响是比较小的.因此,该方法在工程结构中极有应用价值.最后,给出了正在进行的研究系统的一个应用事例.     

Test Research of Seepage Monitoring Based on Distributed Optical Fiber

In this paper,a theoretical model of temperature and velocity of a fiber is derived.A test model simulating seepage indoor is designed.The optical fiber heating temperatures under different compaction degree and seepage velocities are measured through applying AC voltage on the optical fiber.The analyzing results show that the optical fiber heating temperature and seepage velocity are related in quadratic function.The quantitative relations of optical fiber temperature and seepage velocity under different soil types and compaction degree are fitted.Analysis on how the compaction degree influences the relation of optical fiber temperature and seepage velocity shows that with the increase of compaction degree,optical fiber heating temperature will gradually decline.The influence of soil type on fiber heating temperature is very complex.In practice,according to the characteristics of the soil,determining quantitative relationship and implementing quantitative monitoring of the seepage velocity are needed.     

CFRP二面角电磁散射特性分析

用时域有限差分(Finite difference-time domain,FD-TD)法分析计算了由碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)单向板组成的二面角的电磁反射特性.计算结果表明,碳纤维二面角的雷达散射截面(Radar cross section,RCS)对纤维方向和极化方向敏感.当两块板的纤维方向垂直时,对极化方向敏感度降低.     

煤炭中硫分的快速测量系统

针对能量色散X荧光(Energy dispersive X-ray fluorescence,EDXRF)分析技术应用于煤炭中硫分快速测量过程中存在的基体效应和边缘效应干扰问题,采用蒙特卡罗计算程序Electron-Gamma Shower(EGS)模拟了在不同管电压、不同样品直径、厚度以及不同硫元素浓度条件下的X荧光强度。结果表明,合适的X光管的管电压为15　kV,样 品的临界直径和厚度分别大于1.04　cm和0.05　cm。根据模拟结果,通过实验得到X荧光强度与硫元素浓度的关系曲线,实验结果经过探测效率修正后与EGS模拟结果符合良好,为后续的煤炭中硫分在线快速分析系统的设计和实施提供了有力的技术支撑。     

DISTRIBUTED OPTIC－FIBER FORCE SENSOR BASED ON MODE COUPLING EFFECTS IN HIGH－BIREFRINGENT FIBER

ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤＯＰＴＩＣ－ＦＩＢＥＲＦＯＲＣＥＳＥＮＳＯＲＢＡＳＥＤＯＮＭＯＤＥＣＯＵＰＬＩＮＧＥＦＦＥＣＴＳＩＮＨＩＧＨ－ＢＩＲＥＦＲＩＮＧＥＮＴＦＩＢＥＲＬｕｏＦｅｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＴｅｓｔｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓＥｎｇｉｎｅ...     

圆排波瓣圆柱混合管的气动特性实验研究

建立了实验装置，对圆排波瓣喷管与８只圆柱混合管相配合，进行了冷热态实验。得出了它们引射混合的引射流量比随主次流温度比、混合管截面比、次流进口截面比的变化关系曲线。另外，还对不同温度下修正流量比的温度指数进行了研究，得出圆排波瓣圆柱混合管引射混合器的修正流量比温度指数ｎ＝０．４。     

V型稳定器表面集油的研究

本文研究了燃油在V型火焰稳定器表面收集的过程,提出了利用V型收集档板测量燃油在稳定器表面收集量的试验新方法,分析了集油率与各变量之间的关系,并得出相应的经验公式。文章比较全面地考虑了影响燃油收集的因素,提出了以组份燃油边沿作定性轨迹的概念,计算了稳定器表面的燃油收集量,计算结果和试验结果比较吻合。