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[发明专利]基于脉冲激光和温度变化的光纤流速流向测量装置及方法-CN202310824672.3在审
发明人： 董小鹏;肖恩尚;孙亮;关云卿;尹彪;范保骏 -专利权人：中国水电基础局有限公司;厦门大学
申请日： 2023-07-06 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： G01P5/26 文献下载
摘要：本发明公开了基于脉冲激光和温度变化的光纤流速流向测量装置及方法，测量装置包括光纤、热源棒和多个FBG传感器；所述FBG传感器与所述热源棒平行布置，布置方向满足所述FBG传感器的横截面与所述热源棒的横截面均平行于液体流向，所述FBG传感器的横截面位于以所述热源棒的横截面为原点的圆周上。测量方法包括：S1，布置测量装置；S2，采用脉冲激光加热所述热源棒；S3，计算所述FBG传感器处的温度变化与时间t的关系ΔT，结合所述FBG传感器的位置，计算液体流速或同时计算液体流速流向。本发明采用激光加热，无导电引线，具有防电磁干扰、防静电等优势，在井下油气开采等严苛的作业环境中有着巨大的应用前景；通过设置多个FBG传感器，可同时测得流向流速。
基于脉冲激光温度变化光纤流速流向测量装置方法

[发明专利]一种基于恒定激光和温度分布的光纤流速流向测量方法-CN202310824673.8在审
发明人： 董小鹏;肖恩尚;孙亮;关云卿;尹彪;范保骏 -专利权人：中国水电基础局有限公司;厦门大学
申请日： 2023-07-06 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： G01P5/26 文献下载
摘要：本发明提出一种基于恒定激光和温度分布的光纤流速流向测量方法，包括以下步骤：S1，布置测量装置；所述测量装置包括光纤、热源棒和多个FBG传感器；S2，采用恒定激光加热热源棒；S3，计算一个所述FBG传感器处的温度变化ΔT(r,θ)，将温度变化ΔT(r,θ)无量纲化，得到无量纲温度变化ΔT′(r′,θ)，根据ΔT′(r′,θ)计算液体流速v；S4，计算多个所述FBG传感器处的温度变化ΔTi，结合求得液体流向θflow，i为所述FBG传感器的个数。本发明采用光纤传感测量流速流向，相比基于电类的传感测量方法，具有快速响应的特点，且可以实现同时测量；本发明通过恒定激光的方式提供热源，相比电加热具有防电磁干扰的优势，在液体尤其是易燃易爆液体中的测量中尤其具有优势，还可用于测量气体。
一种基于恒定激光温度分布光纤流速流向测量方法

[发明专利]可测量温湿度的光纤光栅传感器及其制作方法、测量方法-CN202310605131.1在审
发明人： 董小鹏 -专利权人：厦门大学
申请日： 2023-05-26 - 公布日： 2023-08-22 - 主分类号： G01D5/353 文献下载
摘要：本发明提供了一种可测量温湿度的光纤光栅传感器及其制作方法、测量方法，所述传感器包括光纤、光纤光栅及湿敏薄片，所述光纤与所述光纤光栅相连接，所述光纤光栅固定贴合在所述湿敏薄片上，所述湿敏薄片由固态湿敏材料制成。本发明将光纤光栅固定贴合在一片湿敏薄片表面或两片湿敏薄片之间，其制备工艺相较于传统的涂覆工艺更加简便，制作效率更高，并且能得到更高的湿度灵敏度；本发明还提出通过将部分光纤光栅固定贴合在湿敏薄片之间，通过光纤光栅啁啾光谱的波长变化信息实现温、湿度的同时测量，消除温度对测量结果的影响。
可测量温湿度光纤光栅传感器及其制作方法测量方法

[发明专利]基于数字虚拟参考腔和游标效应的法珀腔长精确测量方法-CN202210348954.6有效
发明人： 董小鹏;关云卿 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-04-01 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： G01B9/02 文献下载
摘要：基于数字虚拟参考腔和游标效应的法珀腔长精确测量方法，涉及光学信号处理领域。减小现有常规方法测量腔长时带来的误差，包括以下步骤：1)确定传感干涉仪的腔长估计值：2)确定参考干涉仪的腔长；3)确定叠加光谱包络的自由谱宽；4)计算传感干涉仪的精确腔长。无需在实际中制作一个腔长与传感干涉仪接近的参考干涉仪，而是基于数值仿真构造一个虚拟的参考干涉仪，并通过游标效应实现FPI腔长的高精度测量。由于虚拟参考腔的腔长是精确的，参考腔也不会受环境因素和被测物理量的影响而发生变化，因此，实现方式灵活可靠，具有很大的实用性。
基于数字虚拟参考游标效应法珀腔长精确测量方法

[发明专利]基于虚拟参考腔和游标效应的高灵敏大范围干涉测量方法-CN202210448649.4有效
发明人： 董小鹏;关云卿 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-04-26 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： G01B9/02055 文献下载
摘要：基于虚拟参考腔和游标效应的高灵敏大范围干涉测量方法，涉及光学信号处理领域。包括以下步骤：1)确定传感干涉仪的自由光谱宽度和腔长；2)确定参考干涉仪的腔长；3)确定测量过程中的灵敏度放大因子；4)大范围测量时，传感干涉仪的腔长与虚拟参考干涉仪的腔长的差增大，当灵敏度放大因子下降到预先设定的最小值时，调整虚拟参考干涉仪的腔长，使恢复到初始值；5)重复步骤4)，直至测量结束。基于数值仿真构造虚拟参考干涉仪，不受环境因素和被测物理量的影响而发生变化，极大地简化系统结构，降低成本、提高稳定性；保证传感干涉仪在大范围测量时，传感系统始终保持很高的灵敏度，实现方式灵活可靠。
基于虚拟参考游标效应灵敏范围干涉测量方法

[实用新型]一种光纤耦合的气体传感腔及气体检测装置-CN202223196661.5有效
发明人： 董小鹏;杨镓华 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-11-30 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：一种光纤耦合的气体传感腔及气体检测装置，包括单模光纤、单模光纤准直器、第一固定管、连通管、扩散孔、光电探测器和第二固定管；所述单模光纤与单模光纤准直器相连；所述第一固定管套住并固定单模光纤准直器；所述连通管套住并固定第一固定管；所述连通管沿轴向开设有多个扩散孔；在连通管另一端套住并固定第二固定管；所述第二固定管套住并固定光电探测器；所述光电探测器有正极引脚和负极引脚，由导线接出。气体检测装置包括连续光源、信号采集系统和接收终端。本实用新型直接将准直激光与光电探测器耦合，从而形成一个完整的光路，减小了传感腔的耦合难度，降低了生产加工成本。
一种光纤耦合气体传感检测装置

[发明专利]一种采用弹性薄片与光纤光栅的裂缝传感器及其使用方法-CN202310168436.0在审
发明人： 董小鹏;林鑫 -专利权人：厦门大学
申请日： 2023-02-19 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G01B11/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种采用弹性薄片与光纤光栅的裂缝传感器及其使用方法，所述弹性薄片包括圆弧部和两个支脚部，所述圆弧部为左右对称的变曲率圆弧，所述圆弧部的两端延伸成为支脚部，两个所述支脚部分别用于固定在裂缝的两侧，使得圆弧部跨越裂缝上方；所述光纤光栅包括光栅段和传输段；所述光栅段的一部分粘贴于所述圆弧部，光栅段的剩余部分与所述圆弧部分离，所述传输段的输出口用于输出传感器信号。本发明只用一根光纤光栅就能够同时测量裂缝位移量及当前温度，节省成本，安装便捷，并且避免了温度对光栅测量裂缝位移的影响，使得测量结果更准确。
一种采用弹性薄片光纤光栅裂缝传感器及其使用方法

[发明专利]一种波长扫描的多点气体检测方法-CN202211523855.3在审
发明人： 董小鹏;杨镓华 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-11-30 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： G01N21/31 文献下载
摘要：一种波长扫描的多点气体检测方法，包括半导体激光器、脉冲发生电路、环形器、波长校准元件、气体吸收室、反射镜、第一耦合器、耦合器、延迟光纤、光电探测器和信号采集系统；脉冲发生电路驱动半导体激光器，半导体激光器与环形器的输入端相连；耦合器和延迟光纤均设有多个；第一耦合器的输入端接入环形器的第一输出端，第一耦合器的一输出端接入波长校准元件，第一耦合器与之后多个耦合器之间通过延迟光纤连接；气体吸收室和反射镜设有多个，且相对应耦合器和延迟光纤的个数设置；每个气体吸收室与对应的耦合器连接，每个反射镜与相对应的气体吸收室相连；环形器的第二输出端与光电探测器相连；所述光电探测器与信号采集系统相连。
一种波长扫描多点气体检测方法

[实用新型]一种高灵敏的流体流速光学测量传感器-CN202221787057.7有效
发明人： 董小鹏;关云卿 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-07-12 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： G01P5/26 文献下载
摘要：本实用新型提供了一种高灵敏的流体流速光学测量传感器，包括：端面切平的单模光纤、光反射镜、以及连接反射镜的弹性长条；所述单模光纤固定在不锈钢或适合水下使用材料的固定套管中,所述反射镜固定于弹性长条的一端，并朝向所述单模光纤的一端面，以使得所述单模光纤和反射镜沿着水槽中水流的方向前后设置构成法布里‑珀罗光学干涉仪结构；所述单模光纤的另一端面与光源连接。
一种灵敏流体流速光学测量传感器

[发明专利]一种高灵敏的流体流速光学测量传感器和测量方法-CN202210816306.9在审
发明人： 董小鹏;关云卿 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-07-12 - 公布日： 2022-11-04 - 主分类号： G01P5/26 文献下载
摘要：本发明提供了一种高灵敏的流体流速光学测量传感器，包括：端面切平的单模光纤、光反射镜、以及连接反射镜的弹性长条；所述单模光纤固定在不锈钢或适合水下使用材料的固定套管中,所述反射镜固定于弹性长条的一端，并朝向所述单模光纤的一端面，以使得所述单模光纤和反射镜沿着水槽中水流的方向前后设置构成法布里‑珀罗光学干涉仪结构；所述单模光纤的另一端面与光源连接。本发明还提供了上述的流速传感器的测量方法，利用光在单模光纤的端面和反射镜处分别反射后再发生干涉，当反射镜受到流体流动的冲击产生位移时，根据法布里‑珀罗干涉仪的腔长变化得到待测流速，实现高灵敏度的流速测量。
一种灵敏流体流速光学测量传感器测量方法

[实用新型]一种基于光热效应和波分复用干涉仪的多点气体检测装置-CN202221419265.1有效
发明人： 董小鹏;杨镓华 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-06-07 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： G01N21/45 文献下载
摘要：一种基于光热效应和波分复用干涉仪的多点气体检测装置，包括波长扫描激光器、环形器、耦合器、光纤延迟环、多个检测单元、光纤分路器、滤波器、斩波器、空间准直装置、掺铒光纤放大器，泵浦激光器、光电探测器、数据采集卡以及计算机系统；环形器与耦合器一输入端相连，耦合器两个输出端分别与光纤延迟环和检测单元连接，检测单元并列设置并与光纤分路器连接；环形器还分别连接波长扫描激光器和光电探测器；光纤分路器与滤波器相连，滤波器与空间准直装置输出端连接，空间准直装置的中间有斩波器；空间准直装置输入端与掺铒光纤放大器输出端相连，掺铒光纤放大器输入端与泵浦激光器相连接；光电探测器连接数据采集卡，数据采集卡连接计算机系统。
一种基于光热效应波分复用干涉仪多点气体检测装置

[实用新型]基于法布里-珀罗干涉仪结构的高灵敏度低温传感器-CN202221404695.6有效
发明人： 董小鹏;杨镓华;尹彪 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-06-06 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： G01K11/32 文献下载
摘要：基于法布里‑珀罗干涉仪结构的高灵敏度低温传感器，包括第一段陶瓷插芯、第二段陶瓷插芯、第一段单模光纤、第二反射面和连接套管；第一段单模光纤的端面磨平得到第一反射面，第一段单模光纤插入并固定在第一段陶瓷插芯中；第二反射面设于第二段陶瓷插芯中；第一段陶瓷插芯和第二段陶瓷插芯通过连接套管连接，连接套管采用金属材质制成；第一段单模光纤的输入端接入光纤耦合器输出端口，采用超连续激光光源作为光源连接光纤耦合器的第一输入端口，光纤耦合器的第二输入端口接光谱仪，通过跟踪反射谱的变化测量温度变化。基于金属套管因温度发生形变，引起腔长发生变化，进而影响相位变化，通过检测相位变化带来的干涉光谱变化，即可实现温度测量。
基于法布里干涉仪结构灵敏度低温传感器

[发明专利]一种带有分支气室的级联多点气体检测方法-CN202210638241.3在审
发明人： 董小鹏;杨镓华 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-06-07 - 公布日： 2022-08-30 - 主分类号： G01N21/17 文献下载
摘要：一种带有分支气室的级联多点气体检测方法，包括OTDR、气体吸收室、反射镜、耦合器和延迟光纤；所述耦合器和延迟光纤均设有多个，第一个耦合器通过延迟光纤与OTDR连接，且耦合器之间也通过延迟光纤连接；所述气体吸收室和反射镜设有多个，且相对应耦合器和延迟光纤的个数设置；每个气体吸收室与对应的耦合器连接，每个反射镜与相对应的气体吸收室相连；其中，使用OTDR接收携带气体浓度信息的反射信号，平均时间大于至少45s后，计算反射强度的相对变化量，用以对气体浓度进行标定，之后即可根据反射强度进行气体浓度的检测。
一种带有分支级联多点气体检测方法

[发明专利]一种基于不同脉宽光信号的分布式光纤振动与应变传感方法-CN202210106130.8在审
发明人： 董小鹏;雷剑乔;陈沛超;杨镓华 -专利权人：厦门大学
申请日： 2022-01-28 - 公布日： 2022-05-13 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：一种基于不同脉宽光信号的分布式光纤振动与应变传感方法，涉及光纤传感。包括窄带激光器、光调制器、信号发生器、第一光放大器、第二光放大器、光纤环形器、传感光纤、光电检测器、数据采集卡和处理装置；光调制器利用信号发生器产生的不同设定脉宽且脉宽相近的电信号对窄带激光器输出的连续光进行调制，交替生成不同设定脉宽且脉宽相近的若干个不同脉宽光信号，使得这些光信号采集传感光纤内同一传感点的振动信息相近，但光强信号的初始相位集合不同；处理装置分别选取任意两个不同脉宽光信号进行解调处理，在传感光纤振动位置同一传感点处的光强信号进行振动解调。空间分辨率高，解调结果一致性好，抗环境干扰能力强，制造成本低。
一种基于不同脉宽光信号分布式光纤振动应变传感方法

[实用新型]一种铁路盖板自动通风装置-CN202120627199.6有效
发明人：王文涛;杨亚力;魏宏伟;楚振宇;王潘潘;刘星;张涛;董小鹏;梁斌;金行行 -专利权人：石家庄牵供光电技术有限公司;中铁工程设计咨询集团有限公司
申请日： 2021-03-26 - 公布日： 2022-03-25 - 主分类号： H02G9/02 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种铁路盖板自动通风装置,包括自动通风装置，在自动通风装置上设有电缆沟盖板支架，电缆沟盖板支架的上方设有电缆沟盖板，电缆沟盖板支架的底部设有电源模块箱，电源模块箱上设有传感器，电源模块箱的一侧设有电源电机，自动通风装置上设有人机交互器，人机交互器与自动通风装置之间连接，该自动通风装置对外部环境检测以及检测电缆沟内部的温湿度超过阀值时，能及时打开井盖，并报警，当地沟温度超过设定值时，自动打开盖板散热，当地沟温度低于某一设定值时，自动关闭井盖，设备的数据可以通过数据端口进行上传，并且在人机界面可以通过设置数据参数进行设置，通过人机交互器界面的触摸进行控制。
一种铁路盖板自动通风装置

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