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基于双包层光纤布拉格光栅传感手指运动姿势识别
1
作者 张森 刘熠鑫 +6 位作者 张增亚 周健文 陆俊宇 曹珊珊 余柯涵 韦玮 郑加金 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期863-868,共6页
手指运动姿势识别在远程医疗、智能可穿戴设备以及人机交互等领域具有广泛的应用前景,但如何实现自然流畅的手指运动姿势识别仍存在不少挑战。提出了一种基于双包层光纤布拉格光栅(FBG)传感器阵列的手指运动姿势识别系统,通过在受测者... 手指运动姿势识别在远程医疗、智能可穿戴设备以及人机交互等领域具有广泛的应用前景,但如何实现自然流畅的手指运动姿势识别仍存在不少挑战。提出了一种基于双包层光纤布拉格光栅(FBG)传感器阵列的手指运动姿势识别系统,通过在受测者前臂不同位置布设6个不同中心波长的双包层FBG传感器,可在不影响手指自然流畅运动的前提下,实时监测手指运动引起的前臂不同肌肉组织的微小形变。在学习6种已知手势引起的双包层FBG中心波长漂移的基础上,实现了对未知简单手势近100%和复杂手势约87%的高准确率识别。与普通单模FBG传感器进行了对比实验,结果表明在相同的实验条件下,双包层FBG传感器对微小应变具有更高的灵敏度和对手指运动姿势更高的识别率。本工作开发的双包层FBG传感器阵列既可以高精度的识别不同手势,同时具有良好的稳定性,有望在手势识别领域中获得实际应用。 展开更多
关键词 双包层光纤 光纤布拉格光栅 传感器 手指运动姿势识别
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基于粗锥结构级联LPFG的双包层光纤多参量传感器 被引量：6
2
作者 付兴虎 黄书铭 +4 位作者 李东姝 王宇凡 付广伟 金娃 毕卫红 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期75-85,共11页
提出了一种基于模间干涉的测量温度、折射率和轴向应变的光纤传感器.在单模光纤与双包层光纤熔接点处形成粗锥,再与两个周期不同的长周期光纤光栅级联,由于模场失配,激发高阶模,形成三个谐振峰,且对不同参量有不同的灵敏度响应,通过解... 提出了一种基于模间干涉的测量温度、折射率和轴向应变的光纤传感器.在单模光纤与双包层光纤熔接点处形成粗锥,再与两个周期不同的长周期光纤光栅级联,由于模场失配,激发高阶模,形成三个谐振峰,且对不同参量有不同的灵敏度响应,通过解调三个谐振峰的波长漂移,利用系数灵敏度矩阵,可以测量温度、折射率和轴向应变.实验结果表明,温度在25℃~75℃范围内,灵敏度分别为60.07 pm/℃,6.47 pm/℃和103.83 pm/℃;折射率在1.3355~1.3595范围内,灵敏度分别为−56.64 nm/RIU,34.02 nm/RIU和−214.84 nm/RIU;轴向应变在200με~1400με范围内,灵敏度分别为−2.14 pm/με,−3.61 pm/με和−2.59 pm/με,且分辨率分别为1.29℃、0.00042 RIU和21.42με.该传感器具有灵敏度高、线性度良好等优点,可广泛应用于多参量测量领域。 展开更多
关键词 光纤传感器 包层模谐振 双包层光纤 长周期光纤光栅 多参量测量
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基于双包层光纤布拉格光栅传感器的锂电池组温度场监控 被引量：3
3
作者 王浩 曹珊珊 +4 位作者 苏俊豪 徐海涛 王震 郑加金 韦玮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期143-151,共9页
锂离子电池是当今最通用的储能技术之一,锂电池的可靠性和安全性一直是业界追求的目标,因此准确监控电池安全状态显得尤为重要.锂电池内部的热失控是一切锂电池安全问题的根源,为克服目前锂电池组温度测量系统测温精度不高,较高温度下... 锂离子电池是当今最通用的储能技术之一,锂电池的可靠性和安全性一直是业界追求的目标,因此准确监控电池安全状态显得尤为重要.锂电池内部的热失控是一切锂电池安全问题的根源,为克服目前锂电池组温度测量系统测温精度不高,较高温度下长时间工作稳定性不足等问题,本文提出了一种基于双包层光纤布拉格光栅(FBG)的准分布式锂电池组温度监测系统.通过搭建4通道16个双包层FBG点位对18650锂电池组进行温度场及鼓包形变监测,结果表明在0—450℃的温度条件下可以精确确定由短路等问题产生异常温度升高的点位,相应温度灵敏度为10 pm/℃,分辨率达0.1℃,并且贴于锂电池壳体表面的双包层FBG还可以监测电池壳体表面出现的鼓包形变现象,其纵向压力应变灵敏度达142 pm/N.本文的双包层FBG准分布式锂电池组温度场监测系统既可以保证高精度的温度、形变测量,同时具有良好的稳定性和抗干扰能力,表明本文的研究工作有望为锂电池组的安全监测和使用提供可靠的理论与实验依据. 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅传感器 双包层光纤 锂电池组 温度监控
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以单轴晶体为内包层的双包层光纤偏振特性研究 被引量：3
4
作者 张晓萍 谭志红 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期245-249,共5页
本文研究了以单轴晶体为内包层的双包层高双折射光纤的传输和偏振特性．在弱波导近似下,应用光波导理论,得出了ｏ光与ｅ光的色散方程及截止特性．通过计算机的模拟与分析,划分出了截止区、单模单偏振区、单模双偏振区及多模区;分析了单... 本文研究了以单轴晶体为内包层的双包层高双折射光纤的传输和偏振特性．在弱波导近似下,应用光波导理论,得出了ｏ光与ｅ光的色散方程及截止特性．通过计算机的模拟与分析,划分出了截止区、单模单偏振区、单模双偏振区及多模区;分析了单模单偏区和单模双偏区存在的条件;研究了单模双偏区两偏振模式的偏振色散特性．结果表明,几何参数Ｓ、光学参数Ｒｘ、Ｒｙ及外包层折射率η３对所划分的四个区域及所对应的偏振特性有着极为明显的影响．此结果为光纤保偏器的设计和应用高双折射单模光纤构成新型光纤传感器的设计提供了可靠的理论依据． 展开更多
关键词 双包层光纤 单模单偏振 单模双偏振 保偏器 光纤传感器
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光纤温湿度传感器功率响应与涂覆层厚度关系 被引量：1
5
作者 袁愿 彭安娜 +1 位作者 邓焯泳 冯金垣 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第1期11-13,18,共4页
采用了一种基于光强度调制的双包层单模光纤温湿度传感器,对其结构特性和工作机理进行研究;根据光波导理论推导出了双包层光纤的模式场分布情况与特征方程;在传感器的制作过程中,对光纤的腐蚀工艺、温湿度敏感材料的选择、涂覆方法等作... 采用了一种基于光强度调制的双包层单模光纤温湿度传感器,对其结构特性和工作机理进行研究;根据光波导理论推导出了双包层光纤的模式场分布情况与特征方程;在传感器的制作过程中,对光纤的腐蚀工艺、温湿度敏感材料的选择、涂覆方法等作出实验分析。实验研究表明:敏感材料的涂覆厚度对传感器的光功率输出响应范围和线性度具有很大的影响,需要控制好涂覆层的厚度,以达到理想的光强调制深度和响应线性度。 展开更多
关键词 双包层单模光纤传感器 温湿度 功率响应 涂覆层厚度
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新型结构光纤传感器的制备与特性研究 被引量：2
6
作者 杨红波 刘筠筠 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第9期12-15,共4页
以CO_(2)激光的热融法为手段,采用周期性螺旋扭转的加工技术实现了螺旋型双包层光纤光栅的制备。结合耦合模型理论,对其传输谱特性进行了研究。为了对光纤存在模式进行准确的模拟,采用的模型为4层波导模型。根据实验数据可得,制备的光... 以CO_(2)激光的热融法为手段,采用周期性螺旋扭转的加工技术实现了螺旋型双包层光纤光栅的制备。结合耦合模型理论,对其传输谱特性进行了研究。为了对光纤存在模式进行准确的模拟,采用的模型为4层波导模型。根据实验数据可得,制备的光栅可实现扭转、弯曲、温度及应变的测量。通过对制作周期的合适选择可实现纤芯模式与内包层模式的耦合,从而形成一种对外部环境折射率变化不敏感的传感器。 展开更多
关键词 双包层光纤光栅 螺旋型 光纤传感器
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双包层光纤微弯传感器及其暗场检测技术研究
7
作者 张宁波 高超 +6 位作者 李丽君 张艳艳 于国亮 魏帅 曹慧 尹兴彬 曹茂永 《光通信研究》 北大核心 2010年第5期47-48,59,共3页
提出一种基于双包层光纤和耦合器的双包层光纤微弯传感器结构及暗场检测方法。通过理论和仿真分析,建立了双包层光纤弯曲损耗的理论模型;通过对光纤结构参数与传感器灵敏度关系的仿真,获得了实验用光纤最佳结构参数;理论和仿真分析了变... 提出一种基于双包层光纤和耦合器的双包层光纤微弯传感器结构及暗场检测方法。通过理论和仿真分析,建立了双包层光纤弯曲损耗的理论模型;通过对光纤结构参数与传感器灵敏度关系的仿真,获得了实验用光纤最佳结构参数;理论和仿真分析了变形器的最佳周期、齿间距和齿数问题;对双包层光纤微弯传感器及其暗场检测方法进行了实验研究,结果显示,传感器输出光场与光纤形变之间有着较好的线性关系。 展开更多
关键词 传感器 光纤微弯传感器 双包层光纤 暗场检测
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基于表面温敏薄膜的锥形双包层光纤温度传感器 被引量：5
8
作者 付兴虎 张江鹏 +5 位作者 方一程 王兴国 陈诚 王思文 付广伟 毕卫红 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期272-280,共9页
提出了一种基于温敏薄膜的锥形双包层光纤(TDCF)温度传感器,其由两段普通单模光纤(SMF)之间熔接一段TDCF组成,呈SMF-TDCF-SMF结构。由于输入端SMF纤芯模的模场与TDCF纤芯模的模场极度不匹配,因此由SMF传输过来的光除一部分耦合进TDCF的... 提出了一种基于温敏薄膜的锥形双包层光纤(TDCF)温度传感器,其由两段普通单模光纤(SMF)之间熔接一段TDCF组成,呈SMF-TDCF-SMF结构。由于输入端SMF纤芯模的模场与TDCF纤芯模的模场极度不匹配,因此由SMF传输过来的光除一部分耦合进TDCF的纤芯中外,其余部分耦合进TDCF的包层中以包层模的形式向前传输。当这两束光到达输出端SMF时发生干涉,形成马赫-曾德尔干涉仪。在锥区涂覆一层温度敏感薄膜,使得TDCF纤芯模和包层模之间的光程差会随着外界温度的变化而改变,从而引起传感器干涉谱的变化,因此可以通过检测传感光谱的变化实现对温度的测量。实验研究了传感器的温度特性,结果表明:随着拉锥长度的增加,干涉光谱的自由光谱范围逐渐减小。当拉锥长度为16mm,温度在32~65.3℃范围内时,随着温度的增加,传感器的传输光谱出现蓝移现象,温度灵敏度最高可达-1296.78pm/℃,且具有很好的线性度。该传感器制作简单、灵敏度高,在科学研究和工农业生产的温度测量场合具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 传感器 温敏薄膜 双包层光纤 温度
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包层模谐振特种光纤及传感特性研究 被引量：2
9
作者 王廷云 庞拂飞 +2 位作者 陈振宜 曾祥龙 陈娜 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期337-343,共7页
研究了一种具有双包层结构的包层模谐振特种光纤,该特种光纤具有一个低折射率内包层,基于耦合模原理,纤芯模与包层模之间发生谐振耦合,从而获得具有带阻特性的传输光谱。系统介绍了包层模谐振光纤的制备、传输原理及其弯曲、溶液折射率... 研究了一种具有双包层结构的包层模谐振特种光纤,该特种光纤具有一个低折射率内包层,基于耦合模原理,纤芯模与包层模之间发生谐振耦合,从而获得具有带阻特性的传输光谱。系统介绍了包层模谐振光纤的制备、传输原理及其弯曲、溶液折射率、折射率/温度双参量等传感特性。实验和理论研究结果表明,包层模谐振特种光纤对于弯曲、溶液折射率参量具有良好的敏感性,此外,通过内包层掺杂可以调节包层模谐振光谱的温度敏感特性。 展开更多
关键词 光纤传感器 包层模谐振 双包层光纤 弯曲 折射率 温度
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