馬赫增德爾干涉儀的光纖周界防范裝置設(shè)計

光纖周界入侵檢測系統(tǒng)設(shè)計方案 光纖周界入侵檢測系統(tǒng) 設(shè)計建議案 2014-8-24 光纖周界入侵檢測系統(tǒng)設(shè)計方案 1 目錄 序、方案特點(diǎn).......................................................................2 一、需求分析.......................................................................2 二、系統(tǒng)設(shè)計.......................................................................2 1、產(chǎn)品介紹.....................................................................2 2、方案設(shè)計.

通過改進(jìn)光纖定向耦合器的結(jié)構(gòu),可以顯著提高光纖速度干涉儀的靈敏度。該文從熔融拉錐型光纖定向耦合器的數(shù)學(xué)模型出發(fā)進(jìn)行研究,詳細(xì)分析了2×2和3×3型光纖定向耦合器在全光纖速度干涉儀(afvisar)中的具體作用,并對此兩種結(jié)構(gòu)的光纖速度干涉儀的性能(主要是靈敏度)的優(yōu)劣進(jìn)行了對比分析,表現(xiàn)出3×3型光纖定向耦合器構(gòu)成的兩端探測系統(tǒng)的優(yōu)越性。最后提出采用n×n型光纖定向耦合器可能帶來的光纖速度干涉儀性能的提高和適用局限性。

一種基于光纖mach森德干涉的新型磁場傳感器（mzi）的涂磁流體（mf）提出。mzi組成標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（smf）兩個球形結(jié)構(gòu)。的干涉波長和功率的傳感結(jié)構(gòu)是敏感的外部的折射率（國際扶輪）。由于ri的mf對磁場敏感，磁場的測量可以通過檢測干涉譜的變化來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著磁場強(qiáng)度的增加，干涉傾角的波長和功率都隨著磁場強(qiáng)度的增加而增大。

利用2×2熔融拉錐型光纖耦合器,提出構(gòu)建雙m-z干涉系統(tǒng)方案,分析了熔融拉錐耦合器參數(shù)特性對雙m-z干涉系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響以及干涉臂輸出光強(qiáng)特性。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)低頻振動周期為3±0.32min,系統(tǒng)漂移速率為2.82rad/min。

一種基于光纖mach森德干涉的新型磁場傳感器（mzi）的涂磁流體（mf）提出。mzi組成標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（smf）兩個球形結(jié)構(gòu)。的干涉波長和功率的傳感結(jié)構(gòu)是敏感的外部的折射率（國際扶輪）。由于ri的mf對磁場敏感，磁場的測量可以通過檢測干涉譜的變化來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著磁場強(qiáng)度的增加，干涉傾角的波長和功率都隨著磁場強(qiáng)度的增加而增大。

針對已有線寬檢測方法在窄線寬激光器測量中存在的缺陷,提出一種利用非平衡光纖干涉儀相位噪聲測量并計算線寬的方法。理論分析了短程差非平衡干涉儀相位噪聲與窄線寬激光器的光頻噪聲的關(guān)系,得到了激光器的光波功率頻譜和線寬。利用臂差為10m的光纖干涉儀對窄線寬分布反饋激光器進(jìn)行測量,結(jié)果表明激光器光波功率譜有近似的洛倫茲線型且線寬為5.4khz,與5khz的理論值相近。窄線寬光纖環(huán)形腔激光器的線寬測量結(jié)果為0.75khz,比用零拍法測量到的同類型激光器低于1.5khz的結(jié)果更精確。

光纖傳感器是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種新型傳感器.它與普通的傳感器相比,具有靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、防燃等優(yōu)點(diǎn),因此在溫度、應(yīng)力、磁場等傳感領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用.本文研究的光纖聲波傳感器,其基礎(chǔ)為mach-zehnder(m-z)全光纖干涉儀,我們主要的工作集中在傳感臂探頭的制作.所研制的基于m-z干涉儀的單模光纖聲波傳感器,可以對聲波的頻率和聲壓級(輸出電壓峰谷差值)進(jìn)行測量,頻率響應(yīng)范圍為4～5000hz,涵蓋了次聲波段,動態(tài)響應(yīng)范圍上限為100dba.

我國第一臺多用途、高精度的光學(xué)測試儀器—jdg-1型激光多用干涉儀,最近在安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所研制成功.這臺儀器可用于測量光學(xué)零件的平面度、平行度、球面

用激光干涉儀系統(tǒng)進(jìn)行精確的線性測量 — 最佳操作及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 1簡介 本文描述的最佳操作步驟及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)主要針對使用激光干涉儀校準(zhǔn)機(jī)床如車床、銑床以及 坐標(biāo)測量機(jī)的線性精度。但是，文中描述的一般原則適用于所有情況。與激光測量方法相 關(guān)的其它項(xiàng)目，如角度、平面度、直線度和平行度測量不包括在內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)0.1微米即 0.1ppm以下的短距離精度測量的特殊方法（如真空操作）也不包括在內(nèi)。 微米是極小的距離測量單位。（1微米比一根頭發(fā)的1/25還細(xì)。由于太細(xì)，所以肉眼無 法看到，接近于傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的極限值）?？蓪?shí)現(xiàn)微米級及更高分辨率的數(shù)顯表的廣泛 使用，為用戶提供了令人滿意的測量精度。盡管測量值在小數(shù)點(diǎn)后有很多位數(shù)，但并不表 明都很精確。（在許多情況下精度比顯示的分辨率低10-100倍）。實(shí)現(xiàn)1微米的測量分 辨率很容易，但要得到1微米的測量精度需要特別注意一些細(xì)節(jié)。本文

sj6000激光干涉儀產(chǎn)品采用美國進(jìn)口高穩(wěn)頻氦氖激光器、激光雙縱模熱穩(wěn)頻技術(shù)、高 精度環(huán)境補(bǔ)償模塊、幾何參量干涉光路設(shè)計、高精度激光干涉信號處理系統(tǒng)、高性能計算機(jī) 控制系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的高精度測量。通過激光熱穩(wěn)頻控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速(約6分 鐘)、高精度(0.05ppm)、抗干擾能力強(qiáng)、長期穩(wěn)定性好的激光頻率輸出，采用不同的光學(xué)鏡 組可以測量出線性、角度、直線度、平面度和垂直度等幾何量，并且可以進(jìn)行動態(tài)分析。 sj6000激光干涉儀產(chǎn)品具有測量精度高、測量速度快、最高測速下分辨率高、測量范 圍大等優(yōu)點(diǎn)。通過與不同的光學(xué)組件結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對直線度、垂直度、角度、平面度、平 行度等多種幾何精度的測量。在相關(guān)軟件的配合下，還可以對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行動態(tài)性能檢測， 可以進(jìn)行機(jī)床振動測試與分析，滾珠絲桿的動態(tài)特性分析，驅(qū)動系統(tǒng)的響應(yīng)特性分析，導(dǎo)軌 的動態(tài)特性分析等，具有極高的精度

激光干涉儀測量方法

第２４卷２００６年第１１期（總第２２１期） 科技導(dǎo)報 ｖｉｅｎｎａ：ａｕｓｔｒｉａ，１９９１（３２３）． ［２］ｉｃｒｕ．ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｏｎｒａｄｉ－ ｏｌｏｇｉｃａｌｕｎｉｔｓａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，ｉｃｒｕ ｒｅｐｏｒｔ５３［ｒ］．ｂｅｔｈｅｓｄａ，ｍａｒｙｌａｎｄ：ｕ．ｓ．ａ． ［３］ｓａｎｄｅｒｓｏｎｄｃ，ｃｒｅｓｓｗｅｌｌａｊ，ｅｔ ａｌ．ａｎａｉｒｂｏｒｎｅｇａｍｍａ－ｒａｙｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ｓｕｒｖｅｙｏｆｎｕｃｌｅａｒｓｉｔｅｓｉｎｂｅｌｇｉｕｍ［ｊ］． ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒａｄｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ， ２００４，７２（１－）：２１３－２２４． ［４］ｇｕｉｌｌｏｔｌ．ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｆｕｌｌａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｅａｋｓｉｎａｉｒｂｏｒｎｅｇａｍｍａ－ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ

用途及技術(shù)特點(diǎn)：用于數(shù)控設(shè)備、測量儀器等產(chǎn)品的直線軸線性定位精度、俯仰扭擺小角 度精度、直線度的檢測與驗(yàn)收。 ★激光干涉儀系統(tǒng)所有測量功能均采用激光波長作為測量基準(zhǔn)，具有溯源性。不采用四象 限傳感器等測量角度或直線度方法。 ★儀器擴(kuò)展性、兼容性和互換性：可以進(jìn)行多軸機(jī)床的誤差補(bǔ)償及回轉(zhuǎn)軸精度標(biāo)定，可與 其他數(shù)字指示器設(shè)備配合使用,實(shí)現(xiàn)設(shè)備幾何精度的檢測。 ★雙軸測量軟件：可在一臺計算機(jī)上連接并控制二臺相同型號的激光系統(tǒng)，提供了同步采 集兩平行軸數(shù)據(jù)的能力。 ★動態(tài)測量功能：可以進(jìn)行機(jī)床系統(tǒng)動態(tài)測試，利用動態(tài)特性測量與評估軟件,對導(dǎo)軌的 動態(tài)特性進(jìn)行分析，對機(jī)器故障源進(jìn)行診斷。 1、激光頭： 1.1、★激光頭具備80米測量能力； 1.2、★激光穩(wěn)頻精度（開機(jī)一小時開始拍頻）：≤±0.01ppm； 1.3、★系統(tǒng)預(yù)熱（進(jìn)入精密測量）準(zhǔn)備時間：≤6分鐘； 1.4、接

超窄線寬激光器隨機(jī)發(fā)生的跳模現(xiàn)象,作為一種干擾或噪聲,是降低光學(xué)相干檢測系統(tǒng)性能的重要因素。為了有效檢測單縱模超窄線寬激光器的模式穩(wěn)定性,提出一種基于光纖m-z干涉儀的超窄線寬激光器跳模檢測方法,該方法通過在干涉儀內(nèi)引入相位生成載波(pgc)外調(diào)制技術(shù),將激光器跳模過程中光源相干性的變化轉(zhuǎn)化為干涉儀相干度的突變,從而實(shí)現(xiàn)對整個跳模過程的實(shí)時監(jiān)測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法在檢測靈敏度上有明顯優(yōu)勢,能夠有效監(jiān)測跳模的持續(xù)時間、模式競爭隨時間演化的動態(tài)過程等跳模細(xì)節(jié),尤其適合用于短直腔激光器的跳模檢測,并且能為光纖激光器跳?，F(xiàn)象的預(yù)測與主動抑制提供重要參考。

設(shè)計了芯間距較小的特殊結(jié)構(gòu)四芯光纖,可用于生成格子光場或用于制作光纖傳感器.研究了在采用相干長度較短的ld光源的情況下,經(jīng)過一段既彎曲又扭轉(zhuǎn)的四芯光纖遠(yuǎn)程傳輸后的纖端光場干涉特性.基于疊加原理,出射光場可視為每個獨(dú)立纖芯的多光源相干疊加和圓孔衍射調(diào)制共同作用的結(jié)果,推導(dǎo)了相應(yīng)的理論公式,給出了四芯光纖遠(yuǎn)場干涉的理論與實(shí)驗(yàn)相一致的結(jié)果.對光纖彎曲所導(dǎo)致的光程差累積和偏振態(tài)衰變效應(yīng)進(jìn)行了分析和討論,并給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

提出用紅外干涉儀在長波工作(λ=10.6μm)的優(yōu)點(diǎn)檢測非球面面形。首先,通過移相算法,使用泰曼型紅外干涉儀測量出非球面與標(biāo)準(zhǔn)擬合球面之間的波像差;然后,根據(jù)非球面的矢高方程計算出非球面與標(biāo)準(zhǔn)擬合球面之間波像差的理論值,通過比較這兩個值,計算出非球面的面形偏差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用紅外干涉儀測量的非球面與標(biāo)準(zhǔn)擬合球面之間的波像差為8.64μm(pv),與理論波像差(8.11μm)比較接近,測得非球面面形偏差為1.20μm(pv)。為了驗(yàn)證這一方法的準(zhǔn)確性,使用計算全息圖(cgh)作為補(bǔ)償鏡在可見光干涉儀上測量了同一塊非球面,兩者測量結(jié)果比較吻合。結(jié)果表明,此方法有比較強(qiáng)的通用性,可以用于非球面在加工過程中的測試。

對應(yīng)用于安全防范、石油管道監(jiān)測的干涉型光纖傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行分析,由于系統(tǒng)使用單模光纖,導(dǎo)致兩干涉臂輸出偏振態(tài)變化不一致,使得系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性降低.為此,對光纜設(shè)計以及成纜技術(shù)對系統(tǒng)輸出偏振態(tài)變化的機(jī)理進(jìn)行研究,建立了數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行仿真計算并通過環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論模型,為系統(tǒng)的光纜設(shè)計提供了理論依據(jù).

窄線寬激光器隨機(jī)發(fā)生的跳?，F(xiàn)象,是影響光學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素。激光器線寬窄往往意味著較長的諧振腔和較小的模間隔,從而給跳模的監(jiān)測帶來了難度。本文提出一種基于非平衡光纖干涉儀的窄線寬光源跳模測試方法,該方法將激光器跳模的頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮鎯x的相位變化,并通過相位產(chǎn)生載波(pgc)調(diào)制解調(diào)技術(shù)來檢測相位信息,從而實(shí)現(xiàn)對跳模過程的監(jiān)測。該方法靈敏度高,能夠長時間連續(xù)監(jiān)控,測試效果優(yōu)于fabry-perot干涉儀,還可在khz量級上測量窄線寬激光器的線寬,為單縱模窄線寬激光器研究提供有效的測試手段。

為直接測量霍普金森壓桿加載下試樣徑向應(yīng)變位移,提出了一種穩(wěn)幅輸出的新型全光纖位移干涉技術(shù)。該技術(shù)采用半導(dǎo)體光放大器與摻餌光纖放大器的組合對來自試樣表面的反射光進(jìn)行動態(tài)飽和式放大。理論研究表明,該新型全光纖位移干涉儀能夠輸出振幅穩(wěn)定的干涉信號,消除試樣表面反射光強(qiáng)變化對位移測量精度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,新型全光纖位移干涉儀能夠?qū)崿F(xiàn)對霍普金森壓桿加載下試樣彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變的高精度非接觸測量。

提出了一種新的基于薄芯光纖模態(tài)干涉技術(shù)的光纖曲率傳感器。在單模光纖的中間部分插入薄芯光纖用于傳感光路,沒有插入薄芯光纖的單模光纖用于參考光路,以消除環(huán)境對曲率測量的影響。由于插入的薄芯光纖和單模光纖纖芯失配,導(dǎo)致包層的高次模被激發(fā),并與纖芯模在單模光纖內(nèi)形成干涉。當(dāng)改變薄芯光纖的曲率時,沿纖芯和包層傳播的模態(tài)和光纖長度會發(fā)生改變,使得干涉谷峰發(fā)生平移。將傳感光纖的兩端固定的平移臺上,當(dāng)調(diào)節(jié)平移臺距離時,薄芯光纖的曲率發(fā)生改變,導(dǎo)致干涉谷峰向短波方向平移。通過觀察谷峰的平移距離可以實(shí)現(xiàn)曲率的傳感測量。實(shí)驗(yàn)表明,該裝置具有低損耗、低成本和高靈敏度的特點(diǎn)。

1 設(shè)計性實(shí)驗(yàn)： 微小長度的測量 實(shí)驗(yàn)人（學(xué)號）：蔣達(dá)飛關(guān)云飛任廳廳劉釗 班級：2015級物理學(xué)本科班 2 邁克爾遜干涉儀測薄玻璃片厚度 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1．了解邁克爾遜干涉儀的特點(diǎn)，學(xué)會調(diào)整和使用。 2．學(xué)習(xí)用邁克爾遜干涉儀測量單色光波長及薄玻璃片厚度的方法。 【實(shí)驗(yàn)儀器】 邁克爾遜干涉儀，hnl－55700型he-ne激光器、擴(kuò)束鏡，白赤燈，毛玻璃片，光具座，薄玻璃片。 【實(shí)驗(yàn)原理】 邁克爾遜干涉儀工作原理：如圖10-1所示。在圖中s為光源，g1是分束板，g1的一面鍍有半反射膜， 使照在上面的光線一半反射另一半透射。g2是補(bǔ)償板，m1、m2為平面反射鏡。 光源he-ne激光器s發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡l擴(kuò)束后，射入g1板，在半反射 面上分成兩束光：光束(1)經(jīng)g1板內(nèi)部折向m1鏡，經(jīng)m1反射后返回，再次穿過 g1板，到達(dá)屏

雙干涉光纖陀螺是一種新型光纖陀螺,可加倍sagnac信號,具有輕小型、高信噪比的優(yōu)點(diǎn).為改善雙干涉光纖陀螺光纖環(huán)的溫度性能,針對其光路建立了光纖環(huán)溫度致非互易誤差模型,仿真分析了光纖環(huán)中90°熔點(diǎn)位置對溫度致非互易誤差的影響,提出了將90°熔點(diǎn)置于光纖環(huán)中點(diǎn)時陀螺的溫度致非互易誤差將顯著減小,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相符.結(jié)果表明將90°熔點(diǎn)置于光纖環(huán)中點(diǎn)可使雙干涉光纖陀螺的溫度致非互易誤差降低為原來的1/400.