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基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统

李强 黄泽铗 徐雅芹 张凌云 史骥 王智

李强, 黄泽铗, 徐雅芹, 张凌云, 史骥, 王智. 基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1630-1636.
引用本文: 李强, 黄泽铗, 徐雅芹, 张凌云, 史骥, 王智. 基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1630-1636.
Li Qiang, Huang Zejia, Xu Yaqin, Zhang Lingyun, Shi Ji, Wang Zhi. Optical fiber sensing system based on multimode interference of single-mode-multimode-single-mode fiber structure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1630-1636.
Citation: Li Qiang, Huang Zejia, Xu Yaqin, Zhang Lingyun, Shi Ji, Wang Zhi. Optical fiber sensing system based on multimode interference of single-mode-multimode-single-mode fiber structure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1630-1636.

基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统

基金项目: 

国家自然科学基金(61077048);北京市自然科学基金(4132035);高等学校博士学科点专项科研基金(20120009110032);基本科研业务费(2009JBM103,2012JBM103);北京交通大学大学生创新训练项目

详细信息
    作者简介:

    李强(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感、光纤通信方面的研究。Email:lq0230@aliyun.com

  • 中图分类号: TN253

Optical fiber sensing system based on multimode interference of single-mode-multimode-single-mode fiber structure

  • 摘要: 基于单模-多模-单模光纤(SMS)结构的模间干涉现象,在外界环境变化时SMS 光纤结构输出光场散斑图样的变化规律,提出了一种用于振动、应力及温度检测的光纤传感系统。该系统使用光电二极管测量散斑图样部分固定区域的光功率变化,即可得到施加在多模光纤上的外界应力,通过FFT 和Hilbert 变换,可得到外界振动(频率、幅度)和温度变化信息。对该系统的振动测量和温度测量进行定标后,经实验研究测得,该系统振动测量误差小于0.7 Hz,温度测量误差小于5.0%。该系统结构简单,成本低,并可用于多参量的测量。
  • [1]
    [2] Denis Donlagi?, Miha Zavrnik. Fiber-optic microbend sensor structure[J]. Optics Letters, 1997, 22(11): 837-839.
    [3] Rong Qiangzhou, Qiao Xueguang, Guo Tuan, et al.Temperature-calibrated fiber-optic refractometer based on a compact FBG-SMS structure [J]. Chinese Optics Letters,2012, 10(3): 030604.
    [4]
    [5] Lv Peng, Li Enbang, Wang Wei, et al. Numerial simulation and experimental study of all-fiber multimode-interferencebasedstrain sensors [J]. Chinese Journal of Sensors andActuators, 2008, 21(12): 199-1994. (in Chinese)吕鹏, 李恩邦, 王玮, 等. 光纤多模干涉应变传感器的数值模拟及实验研究[J]. 传感技术学报, 2008, 21(12): 1990-1994.
    [6]
    [7] Li Enbang, Wang Xiaolin, Zhang Chao. Fiber-optic temperature sensor based on interference of selective higherordermodes [J]. Applied Physics Letters, 2006, 89(9): 091119.
    [8]
    [9] Agus Muhamad Hatta, Yuliya Semenova, Wu Qiang, et al.Strain sensor based on a pair of single-mode-multimode-single-mode fiber structures in a ratiometric power measurement scheme [J]. Applied Optics, 2010, 49 (3):536-541.
    [10]
    [11]
    [12] Egorov F A, Potapov V T. Optical fiber vibration measuring transducers based on irregular multimode fibers[J]. Technical Physics Letters, 2012, 38(6): 527-530.
    [13]
    [14] Wu Qiang, Yulia Semenova, Agus Muhamad Hatta, et al.Single-mode-multimode-single-mode fiber structures for simultaneous measurement of strain and temperature [J].Microwave and Optical Technology Letters, 2011, 53 (9):2181-2185.
    [15]
    [16] Saurabh Mani Tripathi, Arun Kumar, Ravi K Varshney, etal. Strain and temperature sensing characteristics of single-mode-multimode-single-mode structures [J]. Journal of Lightwave Technology, 2009, 27(13): 2348-2356.
    [17]
    [18] Wu Qiang, Agus Muhamad Hatta, Wang Pengfei, et al. Use of a bent single SMS fiber structure for simultaneous measurement of displacement and temperature sensing [J].IEEE Photonics Technology Letters, 2011, 23(2): 130-132.
    [19] Ke Tao, Zhu Tao, Rao Yunjiang, et al. All-fiber miniature Fabry-Perot interferometer as high temperature sensor [J].Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(1): 106-109. (in Chinese)柯涛, 朱涛, 饶云江, 等. 全光纤微型珐珀干涉式高温传感器[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(1): 106-109.
    [20]
    [21] Cui Wenhua, Chen Zhibing. Study on distributed optical fiber temperature measuring and warning system [J].Infrared and Laser Engineering, 2002, 31(2): 175-178. (in Chinese)崔文华, 陈志斌. 分布式光纤温度监测与报警系统的研究[J]. 红外与激光工程, 2002, 31(2): 175-178.
    [22]
    [23] Huang Zejia, Li Qiang, Xu Yaqin, et al. Research on temperature sensing characteristics based on modular interference of single-mode-multimode-single-mode fiber [J].Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(6): 198-203. (in Chinese)黄泽铗, 李强, 徐雅芹, 等. 基于单模-多模-单模光纤模间干涉的温度传感特性研究[J]. 中国激光, 2013, 40 (6):198-203.
  • [1] 于保军, 郭桌一, 卢发祥, 谷岩, 林洁琼.  紫外光催化振动复合抛光 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220138-1-20220138-7. doi: 10.3788/IRLA20220138
    [2] 秦根朝, 孟凡勇, 李红, 庄炜, 董明利.  光纤光栅链路反射谱强度自适应解调 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20200440-1-20200440-8. doi: 10.3788/IRLA20200440
    [3] 王浩然, 董明利, 孙广开, 何彦霖, 周康鹏.  遥感卫星结构在轨热应变光纤光栅监测方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220202-1-20220202-14. doi: 10.3788/IRLA20220202
    [4] 范珍珍.  面向敏感环境的反射式光纤传感防盗系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220068-1-20220068-6. doi: 10.3788/IRLA20220068
    [5] 管立伟, 卢宇, 何志杰, 陈曦.  基于光纤传感的智能安防报警系统设计与开发 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20220028-1-20220028-6. doi: 10.3788/IRLA20220028
    [6] 李东亮, 卢贝.  基于深度神经网络的光纤传感识别算法 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210971-1-20210971-6. doi: 10.3788/IRLA20210971
    [7] 郑晨, 冯文林, 何思杰, 李邦兴.  用于测量折射率的光纤迈克尔逊干涉型传感器 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210327-1-20210327-5. doi: 10.3788/IRLA20210327
    [8] 肖菊, 段鹏飞.  面向楼宇结构健康的光纤传感网络监测系统研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210263-1-20210263-7. doi: 10.3788/IRLA20210263
    [9] 祝航威, 何彦霖, 孙广开, 宋言明, 祝连庆.  螺旋型光纤传感软体操作臂状态测量及特性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20200276-1-20200276-9. doi: 10.3788/IRLA20200276
    [10] 刘敏, 冯文林, 黄国家, 冯德玖.  二氧化钛包覆无芯光纤的硫化氢气体传感器性能研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 818003-0818003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0818003
    [11] 何祖源, 刘银萍, 马麟, 杨晨, 童维军.  小芯径多模光纤拉曼分布式温度传感器 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422002-0422002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0422002
    [12] 裴丽, 王建帅, 郑晶晶, 宁提纲, 解宇恒, 何倩, 李晶.  空分复用光纤的特性及其应用研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1002001-1002001(12). doi: 10.3788/IRLA201847.1002001
    [13] 李志辰, 刘琨, 江俊峰, 马鹏飞, 李鹏程, 刘铁根.  光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 922002-0922002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0922002
    [14] 秦齐, 刘艳, 刘欢欢, 时川, 谭中伟.  图像处理在光纤光斑微位移传感中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1022004-1022004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1022004
    [15] 赵林, 王纪强, 李振.  光纤负压波管道泄漏监测系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 722002-0722002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0722002
    [16] 杨远洪, 刘硕, 陆林, 靳伟.  基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪的温度不敏感压力传感技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 802002-0802002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0802002
    [17] 雷景丽, 晏祖勇, 李晓晓, 刘延君, 武刚, 侯尚林.  近零超平坦色散填充光子晶体光纤的温度特性 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3740-3743.
    [18] 李晶, 王巍, 王学锋, 杨学礼.  光子晶体光纤陀螺标度因数特性研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4082-4087.
    [19] 李强, 王智, 黄泽铗, 郭凯丽, 刘岚岚.  基于SCBSS信号处理技术的SMS多参量光纤传感系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3383-3387.
    [20] 徐鹏飞, 张建辉, 孟祥然, 马可贞, 赵宇, 张文栋, 薛晨阳, 闫树斌.  光纤腔动态谐振响应特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 599-604.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-10
  • 修回日期:  2013-10-25
  • 刊出日期:  2014-05-25

基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统

    作者简介:

    李强(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感、光纤通信方面的研究。Email:lq0230@aliyun.com

基金项目:

国家自然科学基金(61077048);北京市自然科学基金(4132035);高等学校博士学科点专项科研基金(20120009110032);基本科研业务费(2009JBM103,2012JBM103);北京交通大学大学生创新训练项目

  • 中图分类号: TN253

摘要: 基于单模-多模-单模光纤(SMS)结构的模间干涉现象,在外界环境变化时SMS 光纤结构输出光场散斑图样的变化规律,提出了一种用于振动、应力及温度检测的光纤传感系统。该系统使用光电二极管测量散斑图样部分固定区域的光功率变化,即可得到施加在多模光纤上的外界应力,通过FFT 和Hilbert 变换,可得到外界振动(频率、幅度)和温度变化信息。对该系统的振动测量和温度测量进行定标后,经实验研究测得,该系统振动测量误差小于0.7 Hz,温度测量误差小于5.0%。该系统结构简单,成本低,并可用于多参量的测量。

English Abstract

参考文献 (23)

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