馬赫增德爾干涉儀的光纖周界防范裝置設計

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

通過改進光纖定向耦合器的結構,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)學模型出發(fā)進行研究,詳細分析了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,并對此兩種結構的光纖速度干涉儀的性能(主要是靈敏度)的優(yōu)劣進行了對比分析,表現(xiàn)出3×3型光纖定向耦合器構成的兩端探測系統(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組成標準單模光纖（smf）兩個球形結構。的干涉波長和功率的傳感結構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現(xiàn)。實驗結果表明，隨著磁場強度的增加，干涉傾角的波長和功率都隨著磁場強度的增加而增大。

利用2×2熔融拉錐型光纖耦合器,提出構建雙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特性。該實驗系統(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組成標準單模光纖（smf）兩個球形結構。的干涉波長和功率的傳感結構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現(xiàn)。實驗結果表明，隨著磁場強度的增加，干涉傾角的波長和功率都隨著磁場強度的增加而增大。

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行測量,結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的結果更精確。

光纖傳感器是20世紀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,因此在溫度、應力、磁場等傳感領域都有著廣泛的應用.本文研究的光纖聲波傳感器,其基礎為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)進行測量,頻率響應范圍為4～5000hz,涵蓋了次聲波段,動態(tài)響應范圍上限為100dba.

我國第一臺多用途、高精度的光學測試儀器—jdg-1型激光多用干涉儀,最近在安徽光學精密機械研究所研制成功.這臺儀器可用于測量光學零件的平面度、平行度、球面

用激光干涉儀系統(tǒng)進行精確的線性測量 — 最佳操作及實踐經(jīng)驗 1簡介 本文描述的最佳操作步驟及實踐經(jīng)驗主要針對使用激光干涉儀校準機床如車床、銑床以及 坐標測量機的線性精度。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 關的其它項目，如角度、平面度、直線度和平行度測量不包括在內，用于實現(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。 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。由于太細，所以肉眼無 法看到，接近于傳統(tǒng)光學顯微鏡的極限值）。可實現(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節(jié)。本文

sj6000激光干涉儀產品采用美國進口高穩(wěn)頻氦氖激光器、激光雙縱模熱穩(wěn)頻技術、高 精度環(huán)境補償模塊、幾何參量干涉光路設計、高精度激光干涉信號處理系統(tǒng)、高性能計算機 控制系統(tǒng)技術，實現(xiàn)各種參數(shù)的高精度測量。通過激光熱穩(wěn)頻控制技術，實現(xiàn)快速(約6分 鐘)、高精度(0.05ppm)、抗干擾能力強、長期穩(wěn)定性好的激光頻率輸出，采用不同的光學鏡 組可以測量出線性、角度、直線度、平面度和垂直度等幾何量，并且可以進行動態(tài)分析。 sj6000激光干涉儀產品具有測量精度高、測量速度快、最高測速下分辨率高、測量范 圍大等優(yōu)點。通過與不同的光學組件結合，可以實現(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。在相關軟件的配合下，還可以對數(shù)控機床進行動態(tài)性能檢測， 可以進行機床振動測試與分析，滾珠絲桿的動態(tài)特性分析，驅動系統(tǒng)的響應特性分析，導軌 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

用途及技術特點：用于數(shù)控設備、測量儀器等產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，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。 ★儀器擴展性、兼容性和互換性：可以進行多軸機床的誤差補償及回轉軸精度標定，可與 其他數(shù)字指示器設備配合使用,實現(xiàn)設備幾何精度的檢測。 ★雙軸測量軟件：可在一臺計算機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：可以進行機床系統(tǒng)動態(tài)測試，利用動態(tài)特性測量與評估軟件,對導軌的 動態(tài)特性進行分析，對機器故障源進行診斷。 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（開機一小時開始拍頻）：≤±0.01ppm； 1.3、★系統(tǒng)預熱（進入精密測量）準備時間：≤6分鐘； 1.4、接

超窄線寬激光器隨機發(fā)生的跳模現(xiàn)象,作為一種干擾或噪聲,是降低光學相干檢測系統(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引入相位生成載波(pgc)外調制技術,將激光器跳模過程中光源相干性的變化轉化為干涉儀相干度的突變,從而實現(xiàn)對整個跳模過程的實時監(jiān)測。實驗結果表明,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)象的預測與主動抑制提供重要參考。

設計了芯間距較小的特殊結構四芯光纖,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的四芯光纖遠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立纖芯的多光源相干疊加和圓孔衍射調制共同作用的結果,推導了相應的理論公式,給出了四芯光纖遠場干涉的理論與實驗相一致的結果.對光纖彎曲所導致的光程差累積和偏振態(tài)衰變效應進行了分析和討論,并給出了相應的實驗結果.

提出用紅外干涉儀在長波工作(λ=10.6μm)的優(yōu)點檢測非球面面形。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準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準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。實驗結果表明,使用紅外干涉儀測量的非球面與標準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)。為了驗證這一方法的準確性,使用計算全息圖(cgh)作為補償鏡在可見光干涉儀上測量了同一塊非球面,兩者測量結果比較吻合。結果表明,此方法有比較強的通用性,可以用于非球面在加工過程中的測試。

對應用于安全防范、石油管道監(jiān)測的干涉型光纖傳感器的系統(tǒng)結構及工作原理進行分析,由于系統(tǒng)使用單模光纖,導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,對光纜設計以及成纜技術對系統(tǒng)輸出偏振態(tài)變化的機理進行研究,建立了數(shù)學模型,進行仿真計算并通過環(huán)境模擬實驗驗證理論模型,為系統(tǒng)的光纜設計提供了理論依據(jù).

窄線寬激光器隨機發(fā)生的跳模現(xiàn)象,是影響光學系統(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變?yōu)楦缮鎯x的相位變化,并通過相位產生載波(pgc)調制解調技術來檢測相位信息,從而實現(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。該技術采用半導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變化對位移測量精度的影響。實驗結果表明,新型全光纖位移干涉儀能夠實現(xiàn)對霍普金森壓桿加載下試樣彈性應變和塑性應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,導致包層的高次模被激發(fā),并與纖芯模在單模光纖內形成干涉。當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,當調節(jié)平移臺距離時,薄芯光纖的曲率發(fā)生改變,導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現(xiàn)曲率的傳感測量。實驗表明,該裝置具有低損耗、低成本和高靈敏度的特點。

1 設計性實驗： 微小長度的測量 實驗人（學號）：蔣達飛關云飛任廳廳劉釗 班級：2015級物理學本科班 2 邁克爾遜干涉儀測薄玻璃片厚度 【實驗目的】 1．了解邁克爾遜干涉儀的特點，學會調整和使用。 2．學習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。 【實驗儀器】 邁克爾遜干涉儀，hnl－55700型he-ne激光器、擴束鏡，白赤燈，毛玻璃片，光具座，薄玻璃片。 【實驗原理】 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板內部折向m1鏡，經(jīng)m1反射后返回，再次穿過 g1板，到達屏

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.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°熔點位置對溫度致非互易誤差的影響,提出了將90°熔點置于光纖環(huán)中點時陀螺的溫度致非互易誤差將顯著減小,并進行了實驗驗證,實驗結果與理論分析相符.結果表明將90°熔點置于光纖環(huán)中點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.