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光纤法珀传感器的改进型相位生成载波法解调
1
作者 周朕蕊 张国强 +5 位作者 邱宗甲 郭少朋 李群 邵剑 吴鹏 陆云才 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期312-323,共12页
为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题,搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先,理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Ata... 为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题,搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先,理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后,针对外调制或伴生调幅较小的情况,提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数,消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况,提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGCEF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数,进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后,通过仿真验证了改进型算法的正确性,并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统,对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能,证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明:一定C值范围内,两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法,解调信纳比提升了11.602 dB,总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中,PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好,且解调线性度良好,准确度高。 展开更多
关键词 相位生成载波解调 非线性失真 椭圆拟合 光纤法珀传感器
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加热光纤法同步测定土壤水热参数误差分析
2
作者 胡优 司炳成 +4 位作者 李敏 何海龙 何冬 任姮烨 刘吕刚 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期989-997,共9页
土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法(HPP)可同步测定土壤水热参数,但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法(SPHP-DTS),可将测定尺度增大至田间千米尺度,但其测定精度尚未得到有... 土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法(HPP)可同步测定土壤水热参数,但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法(SPHP-DTS),可将测定尺度增大至田间千米尺度,但其测定精度尚未得到有效验证。为了探知SPHP-DTS法的误差,本研究进行了SPHP-DTS法与HPP法测定土壤水热参数的对比试验。结果表明,以HPP为标准,加热光纤法测定热导率的精度RMSE为0.13 W×m^(-1)×℃^(-1)。SPHP-DTS法测定的热导率显著高于HPP法,主要原因在于加热光纤时产生的温度效应。通过热导率法测定土壤含水率时,在热导率测定误差的影响下,SPHP-DTS法的测定精度明显低于HPP法。SPHP-DTS法测定土壤水热参数的其他误差来源包括光纤与土壤之间多个界面的接触热阻、光纤的温度敏感性、噪音干扰以及温度梯度驱动下的水分迁移。本研究可为SPHP-DTS法提升土壤水热参数测定精度提供理论参考。 展开更多
关键词 土壤热导率 土壤含水率 加热光纤法 热脉冲探针 分布式温度传感技术
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光纤法珀差压式流量传感器设计与实验研究
3
作者 张博 杨水旺 +2 位作者 李春辉 宋志强 苏一鸣 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第7期1070-1074,共5页
基于流体流动的节流原理,以孔板作为节流装置,2支光纤法珀压力传感器作为差压信号测量装置,研制了1种高精度光纤流量传感器。通过孔板两端压力传感器的压力差来测量流量,在质量流量测量范围0~100 g/s内,得到关于流量和压差开方的线性方... 基于流体流动的节流原理,以孔板作为节流装置,2支光纤法珀压力传感器作为差压信号测量装置,研制了1种高精度光纤流量传感器。通过孔板两端压力传感器的压力差来测量流量,在质量流量测量范围0~100 g/s内,得到关于流量和压差开方的线性方程,其线性拟合准确度达到0.99995。研制的光纤流量传感器具有耐高温、抗电磁干扰、体积尺寸小巧、传感器端无源、测量精度高等优点。 展开更多
关键词 计量学 光纤流量传感器 节流原理 光纤法珀传感器 节流孔
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光纤法-珀传感器监测混凝土固化期收缩应变的实验研究 被引量：11
4
作者 封君 朱永 +3 位作者 李晓宇 石荣 陈伟民 黄尚廉 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第10期908-912,共5页
本文介绍了光纤法 -珀应变传感器的基本原理及优点 ,并用其进行了混凝土固化过程中的收缩应变监测实验 ,在混凝土两天的固化过程中监测到了 1 3 0微应变的收缩应变 .本文还对光纤法 -珀应变传感器的温度稳定性能进行了理论分析及对比实... 本文介绍了光纤法 -珀应变传感器的基本原理及优点 ,并用其进行了混凝土固化过程中的收缩应变监测实验 ,在混凝土两天的固化过程中监测到了 1 3 0微应变的收缩应变 .本文还对光纤法 -珀应变传感器的温度稳定性能进行了理论分析及对比实验 ,实验结果表明 ,在一定条件下环境温度对光纤法 -珀应变传感器的影响可忽略不计 ,因此可不用任何温度补偿 . 展开更多
关键词 光纤法-珀传感器 收缩应变 混凝土结构 固化
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光纤法珀应变传感器系统的实验研究 被引量：13
5
作者 陈伟民 朱永 +1 位作者 封君 黄尚廉 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期36-39,64,共5页
讨论了光纤法珀应变传感器的基本原理及其传感系统构成 ,分析了它在实际工程应用中的特点 ,介绍了该系统的等强度梁标定实验及结果 ,并重点介绍了在芜湖长江大桥连续钢桁梁模型实验的测试中、该系统与电阻应变测量仪的对比实验 ,结果表... 讨论了光纤法珀应变传感器的基本原理及其传感系统构成 ,分析了它在实际工程应用中的特点 ,介绍了该系统的等强度梁标定实验及结果 ,并重点介绍了在芜湖长江大桥连续钢桁梁模型实验的测试中、该系统与电阻应变测量仪的对比实验 ,结果表明 ,光纤法珀应变传感器系统的测量精度优于 3 με、测量范围大于 60 0 με ,安装工艺与电阻应变片相同 。 展开更多
关键词 光纤法 应变传感器 法珀干涉仪 实验
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光纤法珀应变测量系统在混凝土弹性模量标定中的应用 被引量：6
6
作者 王宁 朱永 +3 位作者 符欲梅 陈伟民 黄尚廉 钱觉石 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第8期53-56,共4页
基于光纤法珀应变传感器的基本原理,介绍了一种混凝土弹性模量标定的新方法。描述了利用光纤法珀应变传感器进行的混凝土弹性模量标定实验,给出了混凝土的标定曲线,并计算出了混凝土试验块的弹性模量。
关键词 光纤法珀应变传感器 应变 标定 弹性模量
原文传递
光纤法珀应变传感器并联复用实验研究 被引量：8
7
作者 佟艳群 符欲梅 +3 位作者 陈伟民 朱永 陈雨森 梁大开 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1506-1509,共4页
讨论了两个光纤法珀传感器的并联复用的原理和信号的傅里叶解调方法,设计了两个法珀传感器的并联复用系统,并进行并联复用实验.采用一元线性回归分析方法对三组典型实验系统的实验数据进行处理分析.实验结果表明,并联复用中同一组传感... 讨论了两个光纤法珀传感器的并联复用的原理和信号的傅里叶解调方法,设计了两个法珀传感器的并联复用系统,并进行并联复用实验.采用一元线性回归分析方法对三组典型实验系统的实验数据进行处理分析.实验结果表明,并联复用中同一组传感器信号没有发生明显的串扰,实验结果符合理论推导,波动范围小于2.4%,精度达到4.7με. 展开更多
关键词 光纤光学与光通信 光纤法珀传感器 并联复用 傅里叶变换 应变
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基于DSP的光纤法珀应变仪数据采集技术研究 被引量：5
8
作者 姜建山 朱永 +3 位作者 符欲梅 唐晓初 章鹏 陈伟民 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2004年第1期12-14,共3页
光纤法珀应变传感是20世纪80年代末发展起来的一种新型应变测量技术。相应的应变测量仪逐渐成为国内外研究的热点。针对现有的应变测量仪,提出了基于DSP的一体化光纤法珀应变仪的思路,对VC33与应变测量仪之间的数据采集进行了探讨,重点... 光纤法珀应变传感是20世纪80年代末发展起来的一种新型应变测量技术。相应的应变测量仪逐渐成为国内外研究的热点。针对现有的应变测量仪,提出了基于DSP的一体化光纤法珀应变仪的思路,对VC33与应变测量仪之间的数据采集进行了探讨,重点介绍了VC33与应变测量仪之间数据采集的硬件和软件设计,并做了采集验证实验。实验结果与理论上传感器的输出结果基本一致,验证了该采集技术的可行性,为后面的数据处理及实现一体化打下了良好的基础。 展开更多
关键词 光纤法珀应变仪 数据采集 DSP 数据处理
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多通道光纤法-珀解调系统分析与实验 被引量：6
9
作者 李丽慧 朱永 +2 位作者 王宁 龚天诚 李阳 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1039-1045,共7页
利用白光干涉型光纤法一珀传感器和非扫描式相关解调原理，设计了一种基于非扫描式相关解调的多通道光纤法珀解调系统并进行了实验研究．利用柱面镜成线性光斑的特性以及2倍焦距成等大倒立像的原理，建立光纤法一珀非扫描式相关解调的... 利用白光干涉型光纤法一珀传感器和非扫描式相关解调原理，设计了一种基于非扫描式相关解调的多通道光纤法珀解调系统并进行了实验研究．利用柱面镜成线性光斑的特性以及2倍焦距成等大倒立像的原理，建立光纤法一珀非扫描式相关解调的光学模型，进行了光学特性分析和参量优化；设计了光学系统和硬件解调系统，制作了基于非扫描式相关解调的多通道光纤一法珀解调仪样机．同时采用巴特沃斯滤波器有效滤除了噪音，提高了仪器的解调准确度．测试实验表明：当测量范围为10～40μm，分辨率为8nm时，稳定性可达到7nm，能实现对传感器腔长的实时测量，且测量准确度高、稳定性和一致性好，能够进行多点探测，提高了复用能力． 展开更多
关键词 光纤法珀传感 非扫描式 相关解调 多通道
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基于DSP的新型光纤法珀传感解调系统 被引量：5
10
作者 章鹏 王军 +2 位作者 朱永 雷小华 陈伟民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期437-440,共4页
利用光谱仪和PC搭建光纤法珀传感器解调系统简单、可靠,但存在体积大、测速慢等不足。为了解决这一问题,本文采用可调谐光纤法珀滤波器替代光谱仪,在DSP平台上进行了系统的搭建。在此基础上,进行了硬件和软件的设计,研制了一体化、便携... 利用光谱仪和PC搭建光纤法珀传感器解调系统简单、可靠,但存在体积大、测速慢等不足。为了解决这一问题,本文采用可调谐光纤法珀滤波器替代光谱仪,在DSP平台上进行了系统的搭建。在此基础上,进行了硬件和软件的设计,研制了一体化、便携式新型解调仪并进行了应变测量实验,实验结果证明了系统的可行性。 展开更多
关键词 光纤法珀传感器 解调系统 DSP
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光纤法珀传感器及其在桥梁应变监测中的应用 被引量：7
11
作者 熊先才 朱永 +3 位作者 符欲梅 章鹏 陈伟民 张永兴 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期48-50,60,共4页
应变是反映桥梁健康状况的重要参数,将光纤法珀传感器埋入混凝土结构内部,作为桥梁应变的智能传感元件,它与光开关、光纤应变解调仪、计算机等组成应变测量系统,可以实现桥梁应变自动监测。目前,该系统已经安装在重庆大佛寺长江大桥上,... 应变是反映桥梁健康状况的重要参数,将光纤法珀传感器埋入混凝土结构内部,作为桥梁应变的智能传感元件,它与光开关、光纤应变解调仪、计算机等组成应变测量系统,可以实现桥梁应变自动监测。目前,该系统已经安装在重庆大佛寺长江大桥上,监测数据表明光纤法珀传感器的稳定性和可靠性好,能够用于大桥应变的长期监测。 展开更多
关键词 光纤法珀传感器 应变测量 桥梁结构 健康监测
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光谱背景噪声对光纤法-珀应变传感系统测量精度影响研究 被引量：4
12
作者 朱永 梅浩 +1 位作者 甘雄 陈伟民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期465-470,共6页
从理论上分析了光谱仪背景噪声对非本征型光纤法珀传感系统精度的影响,提出了"去光谱背景噪声"和"重心复合法"相结合的改进离散腔长变换(DGT)算法,并进行了实验研究。理论分析和实验研究表明,对于采用DGT解调算法... 从理论上分析了光谱仪背景噪声对非本征型光纤法珀传感系统精度的影响,提出了"去光谱背景噪声"和"重心复合法"相结合的改进离散腔长变换(DGT)算法,并进行了实验研究。理论分析和实验研究表明,对于采用DGT解调算法的传感系统,光谱仪背景噪声会引入幅值为12微应变的周期性波动;实验结果还证明了改进算法能有效抑制这种周期性误差。 展开更多
关键词 光纤法珀传感器 光谱 周期跳动误差 离散腔长变换
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光纤法珀压力传感器数据解调及改进算法研究 被引量：3
13
作者 曹群 贾平岗 +3 位作者 杨兵 张海瑞 洪应平 熊继军 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第12期15-18,共4页
基于光纤法珀压力传感器的基本原理,针对相位解调方法中的条纹计数法,提出了优于双峰解调法的多峰平均改进算法,通过滤波实现数据预处理,进而寻找周期内所有数据点的局部极值点,然后根据格拉布斯准则剔除粗大误差,最终得到腔长变化与压... 基于光纤法珀压力传感器的基本原理,针对相位解调方法中的条纹计数法,提出了优于双峰解调法的多峰平均改进算法,通过滤波实现数据预处理,进而寻找周期内所有数据点的局部极值点,然后根据格拉布斯准则剔除粗大误差,最终得到腔长变化与压力的关系曲线。在此基础上通过MATLAB进行理论仿真,搭建光纤传感压力测试系统并进行了相关实验,利用所设计的解调方法对实验数据进行处理,通过对比分析实验结果可知,改进算法可以明显的抑制应变测量系统误差,提高腔长的稳定性,证实了该改进算法具有较高的可行性。 展开更多
关键词 光纤法珀传感 数据处理 光谱解调 改进算法 多峰计算 MATLAB
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光纤法-珀非扫描式相关解调系统分析 被引量：4
14
作者 李丽慧 朱永 +3 位作者 王宁 龚天诚 李阳 陈伟民 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期26-28,共3页
为了提高解调精度,时间一致性和稳定性及降低仪器成本。利用非扫描式相关解调原理,设计了光纤法珀解调系统并进行了实验研究。建立光纤法珀解调系统的光学模型,进行了光学特性分析和参数优化;设计了光学系统和硬件解调系统。同时由于系... 为了提高解调精度,时间一致性和稳定性及降低仪器成本。利用非扫描式相关解调原理,设计了光纤法珀解调系统并进行了实验研究。建立光纤法珀解调系统的光学模型,进行了光学特性分析和参数优化;设计了光学系统和硬件解调系统。同时由于系统中存在大量背景光谱噪声、线性光分布不均匀及光纤端面的反射,导致不能准确检测出相关信号的极大值,为此提出了一种信号修正算法,能有效滤除噪声,提高了仪器的解调精度。实验结果表明:测量范围为10-40μm,分辨率为8nm,稳定性达到了7nm。该仪器能实现对传感器腔长的实时测量,且测量精度高、稳定性和一致性好。 展开更多
关键词 光纤法珀传感 非扫描式 相关解调 噪声 信号修正
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海水中溶解态铁的伏安极谱法与液芯波导光纤法测定 被引量：3
15
作者 龙爱民 党爱翠 +1 位作者 程远月 陈绍勇 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期152-158,共7页
关键词 铁 伏安极谱法 液芯波导光纤法 海水
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离散腔长变换解调光纤法珀应变传感器并联复用的研究 被引量：3
16
作者 雷小华 朱永 +1 位作者 章鹏 陈伟民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z3期199-202,共4页
基于光纤法珀应变传感器的基本原理,阐述了两只光纤法珀应变传感器并联条件下的组合输出信号。讨论了离散腔长变换的方法用于复用组合输出光信号进行解调的原理。最后,通过计算机仿真和实验验证了此方法的可行性。
关键词 离散腔长变换 光纤法珀传感器 应变 并联复用
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非扫描式光纤法-珀解调仪分析与设计 被引量：3
17
作者 龚天诚 朱永 +2 位作者 王宁 李丽慧 李阳 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第6期801-805,共5页
利用相关解调原理研制了非扫描式光纤法-珀解调仪,进行了理论分析和系统优化。仪器以线阵电荷耦合器件(CCD)为光电探测器,结合现场可编程门阵列器件(FPGA)和上位机(ARM)处理,实现信号的实时处理。线性光不均匀性和杂散光所带来的背景噪... 利用相关解调原理研制了非扫描式光纤法-珀解调仪,进行了理论分析和系统优化。仪器以线阵电荷耦合器件(CCD)为光电探测器,结合现场可编程门阵列器件(FPGA)和上位机(ARM)处理,实现信号的实时处理。线性光不均匀性和杂散光所带来的背景噪声,导致不能准确检测出相关信号的极大值。为此,提出了一种能有效滤除背景噪声信号处理算法,提高了仪器对微弱信号的探测能力和稳定性,使其对光纤法-珀传感器腔长测量的相关系数达到0.999 9,测量波动仅为7nm。实验结果表明,该仪器能实现对传感器腔长的实时测量,且测量精度高,稳定性和一致性好。 展开更多
关键词 光纤法-珀传感器 非扫描式 相关解调 背景噪声 信号处理
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基于DSP的光纤法珀应变仪数据采集技术研究 被引量：3
18
作者 姜建山 朱永 +2 位作者 符欲梅 唐晓初 陈伟民 《计算机测量与控制》 CSCD 2003年第12期974-976,共3页
针对基于TMS320VC33的DSP光纤法珀应变测量仪,对VC33与光电转换模块之间的数据采集进行了探讨,重点介绍了VC33与光电转换模块的命令发送和数据采集的思路及软件实现,在此基础上,得到的光纤法珀应变传感器干涉信号图与理论上传感器的干... 针对基于TMS320VC33的DSP光纤法珀应变测量仪,对VC33与光电转换模块之间的数据采集进行了探讨,重点介绍了VC33与光电转换模块的命令发送和数据采集的思路及软件实现,在此基础上,得到的光纤法珀应变传感器干涉信号图与理论上传感器的干涉信号图分布基本一致,并对产生差异的原因做了简单说明。验证了该采集技术的可行性。 展开更多
关键词 光纤法珀应变仪 数据采集 DSP 数字信号处理芯片
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一种非本征光纤法珀声发射传感系统的研制 被引量：2
19
作者 赵江海 史仪凯 +1 位作者 单宁 袁小庆 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1775-1778,共4页
针对光纤法珀声发射传感器输出信号衰减与失真问题，设计一种采用改进的双波长稳定技术的传感系统．分析系统工作原理、建立双波长稳定优化模型与设计光电检测前置放大电路．采用1×2密集波分复用器产生两路处于正交状态的输出信号... 针对光纤法珀声发射传感器输出信号衰减与失真问题，设计一种采用改进的双波长稳定技术的传感系统．分析系统工作原理、建立双波长稳定优化模型与设计光电检测前置放大电路．采用1×2密集波分复用器产生两路处于正交状态的输出信号，密集波分复用器（DWDM）滤波波长用优化模型求解．试验结果表明当法珀腔长度变化在0～2μm范围内，双波长最大正交误差为11％，能够满足光纤法珀声发射传感器工作点的稳定要求．通过对振动与断铅笔芯信号检测，初步验证这种传感系统可用于构件的损伤检测． 展开更多
关键词 光纤法珀传感器 声发射 双波长稳定方法 优化设计 密集波分复用器
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光纤法珀传感器解调系统的设计 被引量：2
20
作者 孙宝臣 戴静云 张文涛 《微纳电子技术》 CAS 2007年第7期222-224,共3页
光纤法珀传感器具有测量精度高、动态范围大、可单端检测等优点。针对白光干涉型法珀传感器,设计了一种基于体光栅的光纤传感器解调系统。该系统采用高性能体光栅和线阵CCD阵列实现了光谱的采集,并结合高性能数据采集卡和PC机进行信号... 光纤法珀传感器具有测量精度高、动态范围大、可单端检测等优点。针对白光干涉型法珀传感器,设计了一种基于体光栅的光纤传感器解调系统。该系统采用高性能体光栅和线阵CCD阵列实现了光谱的采集,并结合高性能数据采集卡和PC机进行信号的处理和输出。测试结果表明该解调系统的温度测量精度在±1℃以上。 展开更多
关键词 光纤法珀传感器 解调系统 温度
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