反射式动栅光纤传感器及应用

提出一种新型的光纤传感器——反射式动栅光纤传感器。这种传感器是采用光纤作为传光元件，而敏感元件是一对等节距光栅，其中一块为定栅，一块为动栅，当两光栅位置发生变化时，其光通量随之变化，再经光电转换系统转换信号后以电信号输出的传感系统。该传感器结构简单，使用方便，可用于测量位移、应变及其它物理量，尤其是在高温测量、连续变化量测量及实时监测等方面，更显示其优越性。文中给出了这种传感器的理论分析，并以测位移为例，给出了实测结果。实验结果表明，理论分析与实验结果相一致，并具有一定的测试灵敏度     

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.     

流动显示中的圆管畸变及其校正

对玻璃圆管内的流场进行显示时,沿管径方向的光线成像存在畸变,使得圆管内流场显示的有效范围减小,必须进行校正才能得到圆管内流场更大的有效视场。通常采用和管壁焦距相反的柱透镜来校正管壁畸变。校正柱透镜的设计是关键,首先采用厚透镜焦距计算方法得到单侧管壁的等效焦距,校正柱透镜焦距与其值相同,符号相反。如果采用传统的平凸柱镜,进行光线追踪时效果并不理想。重新在ZEMAX光学软件中优化校正柱透镜的曲面参数和与圆管的距离,得到的结果为弯月校正柱透镜。按照参数加工圆管和校正柱透镜,采用栅格对其进行静态验证,证明了该方法的有效性,将有效视场增大到了大于80%,相比传统的外加平凸透镜方法,该方法得到的弯月柱透镜校正更加准确,并通过高速聚焦纹影给出了动态结果。该工作对于厚壁圆管内的流场显示等相关工作具有参考意义。     

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.     

超声速光学头罩流场的PIV研究

在马赫数Ma=3. 8超声速风洞中.采用PIV(Particle Image Velocimetry,粒子图像测速)技术测量了超声速光学头罩流场的速度分布.PIV技术应用于超声速流场时,对系统的硬件配备、示踪粒子的跟随性以及PIV算法的精度有很高的要求.本文PIV系统选用高精度的同步控制器和高能量激光器;以纳米级粒径的粒子作为示踪粒子,通过斜激波响应实验分析了其在超声速流场中的跟随性;并采用多种高精度速度场算法对粒子图像进行处理.实验结果表明,示踪粒子在超声速流场中有很好的跟随性,采用的高精度速度场算法能够很好地反映超声速光学头罩流场的速度分布.     

光纤式切削测力仪的研制

切削力信号含有丰富的刀具磨损信息。它反映刀具磨损最直接,与刀具磨损的相关性好,信号处理的实时性强,因此可利用它作为特征量来实时在线监测刀具磨损。但是,现有的各类测力仪由于存在实用性较差的缺点,从而限制了这种方法的实际应用。这主要表现在(1)现有的测力仪一般都需作专门的结构设计,相对于有限的装夹空间来说存在安装问题。(2)为了保证测量的灵敏度而导致加工系统刚度下降。(3)普通的测力仪尾部都有导线,用以引出信号,因而实用性不好。本文以解决上述三个问题为目标,应用光纤传感原理,设计并试验了光纤传感器、光纤式切割测力仪,并对其原理、性能、应用等方面作了系统的研究。     

光纤测振和光探头信号的一些问题

本文介绍了光纤测振的基本原理,推导了理想光脉冲信号的形状和探测几率,其结果可为光源、光纤和叶片之间的匹配提供依据,也可在信号采集和处理中作参考。     

探针式光纤探头的有效检测深度

研究了探针式光纤探头的有效检测深度。采用扩散方程描述光在强散射生物组织中的传播规律,运用纽曼边界条件,使用灵敏度矩阵对有效检测深度进行了研究。灵敏度矩阵和光源与检测器的空间位置分布密切相关。光源与检测器对的灵敏度矩阵定义为：光源位置和检测器位置分别作为光源的光场分布的乘积。设计了6组针对不同参数的模型,参数主要包括光源、检测器光纤芯径、光源、检测器光纤中心距、光纤探头所处的深度、生物组织的吸收系数和散射系数。对探针式光纤探头在各组模型中的有效探测深度进行了仿真,重点研究了六种参数对检测深度的影响。所得结论可以推广到分析光纤检测器的空间分辨率和多光纤检测器的研究中。     

生物体液在线光纤光谱仪的研制

介绍了一种直接检测生物体液的光纤光谱仪，根据光纤和毛细管的特性，作者设计了一种特殊的光纤探头，该探头可以直接插入生物体内，通过毛细管采集生物体液，并直接引入光路中，即样品不需进行任何预处理就可以直接测量。为了提高测量灵敏度，探头中的光纤采取分层排列以增加体液在光路中的路程，该探头可使测量过程简化并且实现在位监测。利用计算机的并行口输出脉冲以控制步进电机而动色耗棱镜转动，用光电位增管接收其光谱信号，     

非接触光测物体大位移研究

提出了一种非接触光学法－单光栅双图像法测量物体位移的新技术，利用两个正交的图像记录系统，在试件作大位移后，记录被平行多光束照射形成的光点所覆盖的试件的图像，借助于记录光路系统几何表数，可建立一联立方程组。解此方程组，就可得到被测物体上诸光点所表示的测点的位移大小和坐标值，文中还论述了度件图上测点位置的确定和修正方法，导出了被测物休图像负片上测点的实际坐标的计算公式，实验结果证明，本文提出的测量理论是正确的。     

关于微小振动的激光多普勒测量

星载红外遥感器辐射定标时,由于空间模拟设备真空系统启动的产生的振动不可避免地对辐射定标光学系统产生影响,使光学元件偏离理想光轴,从而影响定标精度。为了衡量振动对光学系统的影响,需对真空系统启动时产生的振动进行测量,包括振动频率和振幅。采用了精度较高的激光多普勒测量方法,满足振动测量的要求。     

旋转光楔散斑照相术

本文提出了动态散斑照的一种新方法－旋转光楔散斑照相术，文中给出了理论分析及实验结果。该方法不仅能在一张记录介质上记录物体动变形的各状态的多通道散斑图，而且用全场滤波分析时，能方便地同时给出所有通道上的物体变形信息，得到清晰的、高衬比的干涉条纹图。这种方法是利用旋转光楔照相机来实现多通道动态散斑记录，具有设备简单、用途广泛等优点。文中给出了实测结果，理论分析与实验结果是吻合的。     

AN OPTICAL FIBRE SENSOR BASED CUTTING FORCE MEASURING DEVICE

ＡＮＯＰＴＩＣＡＬＦＩＢＲＥＳＥＮＳＯＲＢＡＳＥＤＣＵＴＴＩＮＧＦＯＲＣＥＭＥＡＳＵＲＩＮＧＤＥＶＩＣＥＪｉｎＷｅｎｌｉｎｇ；ＷａｎｇＸｉｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｄｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮＵＡＡ２９ＹｕｄａｏＳｔｒｅｅｔ，Ｎａ...     

一种光电脉冲式的测振传感器

光电检测技术已引起极大关注。本文介绍了一种新研制成功的光电脉冲式测振传感器,用于对涡轮机械的叶片在运行条件下的振动进行非接触式监测。该传感器测试灵敏,性能可靠,使用方便,并易于与计算机接口相联。     

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。     

碘分子的荧光谱和激发光谱的测量和研究

观察到碘分子在光谱线514.5nm感应作用下的荧光谱,同时得到了在514.5nm附近碘分子的激发光谱。这两种谱的测量和研究表明,两能极模型对碘分子是一个很好的近似,普通光感应的碘分子荧光谱明显不同于激光感应的碘分子荧光谱。 在上面测量和研究的基础上,建立了新的物理模型以应用到激光感应荧光测量技术中。在488.0～544.0nm间,观察到了碘分子的激光感应荧光。     

热退火对溅射法Al-Sn共掺ZnO薄膜光电性能的影响

利用射频磁控溅射方法,采用AZO靶和Sn靶共溅射的方法在钠钙玻璃衬底上制备了Al与Sn共掺杂的ZnO (ATZO) 薄膜样品,再对样品进行300,350,370,400,500 ℃ 5种不同温度和1,2,4 h 3种不同时间的退火处理。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)对其相结构及形貌进行了表征和分析。结果表明,所制备的ATZO薄膜都是六角纤锌矿结构,在（002）方向上表现出择优生长且表面都较为均匀。采用UV vis分光光度计测试薄膜样品的透过率,结果显 示370 ℃退火2 h的样品在400~760 nm处有87.09%的最高平均透过率,对应的光学带隙为3.40 eV;同时,此样品具有最低的电阻率为4.22×10-2 Ω·cm和最高的载流子浓度和迁移率,分别为6.44×1020 cm-3和4.30 cm2/(V·s)。     

一种新的多通道全息干涉计量术

旋转光楔多重全息术，是利用置于平面参考光波光路上的旋转光楔，调制其传播方向，实现多参考光编码记录获得多重全息图，当用平面波垂直入射再现时，就能从理论上分析出再现像的分布、分离条件及估算的通道数等。这种技术用在全息干涉计量上，就是一种新的多通道全息干涉计量术。本文给出这种新技术在时间平均和双曝全息干涉计量上的应用，并讨论了在单次曝光全息干涉计量（实时法）上的应用。实验结果说明，这种新技术是完全可行的     

光流场测试图像序列和真实数据生成方法

本文提出了一种利用光线跟踪算法生成光流场测试图像序列和真实数据的新方法，用该方法得到的图像序列和真实数据可用于光流场算法的定量比较和定性分析，对光流场计算有重要意义。     

能消除力偏心影响的光纤测力传感器

本文介绍了一种光纤测力传感器。利用两根多模光纤束传输光信号,采用一种特殊的结构形式,能够有效地消除力偏心对传感器输出的影响。另外,还介绍了温度补偿电路,包括光源驱动也路及光信号接收电路。