一、仪器简介       位置灵敏探测器PSD属于半导体器件，它与分立元素探测器相比具有位置分辨率高，电流反应简单快速，与光点的位置有关等优点。另外，PSD位置信号数据与光电探测器的形状无关。PSD以其诸多优点被广泛应用于光学位置与角度的测量与控制，远程光学控制系统，位置和振动监测，激光束校正，自动范围探测系统以及人体运动及分析系统等。针对这项技术，我公司自主研发了MXY8000-8  PSD位置传感器实验仪，其功能强大，性能稳定，通过自行设计、搭建、安装、调试电路对PSD传感器输出的电流进行采集和运算，在彩色液晶屏上显示光点坐标并计算出位移量，从原理、应用两个方面使学生深入了解并掌握PSD光电传感器，并应用它独立完成相关课题的设计工作。 二、实验目的   1、了解一维PSD工作原理   2、理解PSD数据采集电路   3、学会使用Stm32进行程序编写、下载及调试   4、认识彩色液晶屏，学会一些简单的GUI（图形用户界面） 三、实验内容   （一）原理性实验： PWM脉冲波调节激光发射器电压实验 Stm32程序编写、下载及调试实验 一维PSD输出电压测量实验 UC/GUI液晶显示实验               （二）应用性实验：        光标位置检测及显示实验 PSD位置传感器正弦波显示实验  

西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授研究团队在全光纤光波长转换方面取得重要进展。提出了一种二维材料辅助的全光纤波长转换方案，利用该方案制备的波长转换器，仅需百微瓦量级光功率（远小于一支普通激光笔的输出光功率）即可将近红外光稳定地转换为可见光。该技术在全光纤中实现光波长的高效转换，兼容现有成熟的光纤通信和传感系统，也为其他高性能全光纤非线性器件的实现开辟了新的途径。利用全光纤的二阶非线性效应不仅可以拓展光纤激光器的工作波段，还有望实现全光纤的线性电光调制器、缠绕光子对等，可极大拓展业已成熟的光纤通信、传感技术在信息处理与感知领域的应用范围。然而，石英光纤的中心反演对称性阻碍了其二阶非线性效应的产生和利用。目前，基于二阶非线性效应实现光波长转换，需要对光纤进行特殊掺杂、极化等复杂工艺处理，以及高功率脉冲激光泵浦等苛刻条件，因此如何降低光纤中波长转换的实现条件，成为困扰科学家们的一个难题。针对此问题，研究团队创新性地提出一种层状二维材料硒化镓辅助的全光纤波长转换器，利用微光纤导波模式的强烈倏逝波与硒化镓的相互作用，利用百微瓦级连续光即可实现倍频、和频等非线性参量转换过程，进而将近红外光稳定地转换为可见光。相关研究成果以“High-efficiency second-order nonlinear processes in an optical microfibre assisted by few-layer GaSe”为题，已在国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》发表。论文第一作者为团队姜碧强副教授，通讯作者为甘雪涛教授和赵建林教授，西北工业大学为唯一作者单位。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-020-0304-1

本光纤光栅传感解调模块基于体光栅+阵列探测器+FPGA，具有动态响应频率高的优点。自带Labivew可安装程序，可实时显示光纤光栅的波长。通过改变光纤光栅传感头的结构，可应用于交通、电力、石化、建筑、核及航空等领域温度（分布）、应力（分布）、应变（分布）、加速度、电流等的监测。 图1 基于体光栅+线阵探测器+FPGA的解调模块 图2 基于Labview的上位机解调界面

基于光纤传感的工程结构长期监测技术方法，解决了长大线状结构全寿命周期的长期、实时、在线监测

光纤分布式声波检测技术（DAS）在油气勘探领域的地面地震波检测、井中地震波检测、井中分布式垂直地震剖面（VSP）数据获取、水力压裂的安全监测与改善，长距离油气管道的安全与泄漏监测，周界安防与侦听、大型结构健康监测等领域有着广泛的应用前景。 （1）在石油开采监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术在超高密度地面/井中地震波数据采集领域是一项革命性的新技术。在实现高效采集的同时，可大大降低生产成本；光纤分布式声波检测技术将部分替代常规地震波检测技术；应用于地面的分布式高密度地震波采集、井下VSP数据采集和改善水力压裂的监测。 （2）在长距离管线安全监测的应用方面。光纤分布式声波传感（DAS）系统可用于长距离石油管道、市政地下综合管线、地埋输电线缆等的入侵监测。该系统可以检测，定位并区分第三方入侵事件，提供长距离、无源、实时、在线、智能的管线监测技术。 （3）在油气管线泄漏监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术可用于石油、天然气等管道泄漏检测。结合光纤分布式测温技术可以对泄露事件进行快速检测和定位。通过检测渗漏口湍流产生的声波信号，该信号会产生在管道内长距离相对低损耗的连续负压力波。光纤DAS系统可以沿整个管道探测到负压波，并对泄漏事故的进行准确定位（10米范围内）。 （4）在矿井人员定位监测的应用方面。矿井下易发生爆炸、透水、冒顶等重大事故，保证井下人员的安全极其重要。矿井人员定位系统对下井人员的自动跟踪定位、灾后急救、日常管理等有着非常重要的意义。光纤DAS系统可以有效克服现有井下无线人员定位系统的不足，并大大简化现有井下综合管理系统的复杂性，实现日常和应急状态下的井下无盲区的人员、车辆等定位，为井下作业综合管理提供有力支撑，同时探测光缆本征无源，特别适用于井下易燃易爆和强电磁干扰环境。 （5）在侦听和周界安防领域的应用方面。光纤DAS技术具有远程（>10KM）监听和还原振动和声波信号的功能，可以用于对监狱、使馆等重要区域的远程侦听，以及对机场、国境线、军用通信光缆、军事基地等大型重要设施的长距离周界埋地防护。 （6）在铁路安全监测的应用方面。光纤DAS技术可能取代现有的许多轨道传感器,实现列车准确的月台公告，车轮滚压和其他车轮/铁路故障判断，铁轨盗窃、破坏和恐怖攻击，周围岩石和树木坠入以及实时列车跟踪等问题，从而保障铁路网络的安全运行和大大降低铁路网的维护成本。 （7）在大型结构健康监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术可实现从次声波到超声频率范围内的弹性振动波测量，同时可以实现对探测光缆布设区域内的高密度采样，由于光纤材料质量轻、耐腐蚀，抗电磁干扰，因此可以直接埋设于复合材料内部，实现对飞机、火箭、空间站等大型装备的载荷、健康状态、结构疲劳以及材料寿命的领域的监测。 （8）在海洋水听监测的应用方面。由光纤DAS构成的新型光纤水听系统，可实现真正全分布式的水下声波监测，有望取代现有的全光纤水听器拖曳阵列，形成全光纤轻型潜艇和水面 舰船共形分布式水听系统，有望实现对关键海峡和水域的快速布防。 目前，已经完成对地埋石油管道、油井勘探和列车运行监测等多项实际工程的成功测试。 光纤分布式声波检测系统（DAS）主要三部分：光纤分布式声波信号分析硬件终端设备，光纤分布式声波信号分析软件，声波传感光缆。光纤分布式声波信号分析硬件终端通过光纤接线器与传感光缆进行单端连接。光纤声波信号硬件终端向光纤发射光脉冲，同时对传感光缆接收到的声波信号进行光电探测和采集，最后形成数字传感信号，通过光纤传感分析软件进行声源定位与声源分析。如下图所示： 主要技术参数： 1、信号解调设备主要技术指标： 测量距离： 0~50公里 响应时间： <2s 定位精度： ±2~±20米 响应频率： 0~500KHz 检测参数： 各种机械振动波、声波、超声波、地震波 通信/联网接口： 100M以太网 工作温度： -10℃～+50℃ 电源输出： AC 100~240V,50~60Hz 二次开发接口： 提供动态链接库方便二次开发和应用集成 2、软件功能和显示模块主要包括： 声波（地震波）信号的时域二维和三维强度分析模块 声波（地震波）信号的二维频率谱检测和分析模块

光纤分布式声波检测技术（DAS）在油气勘探领域的地面地震波检测、井中地震波检测、井中分布式垂直地震剖面（VSP）数据获取、水力压裂的安全监测与改善，长距离油气管道的安全与泄漏监测，周界安防与侦听、大型结构健康监测等领域有着广泛的应用前景。

主要应用领域：国防以及电力部门 特点： ？ 体积小 ？ 抗电磁干扰 （一）ns级电磁脉冲场测量系统 主要技术指标：能够对上升时间、半宽均为ns量级的电磁脉冲（如核电磁脉冲）进行时域波形测量；线性测量范围从100 V/m到超过100 kV/m，带宽范围从100 kHz到1 GHz。 （二）μs级电磁脉冲场测量系统 主要技术指标：能够对上升时间、半宽均为μs量级的电磁脉冲（如雷电电磁脉冲）进行时域波形测量；线性测量范围从100 kV/m到1000 kV/m。 （三）连续波电场测量系统 主要要技术指标：带宽范围从100 kHz到18 GHz，灵敏度达20 mV/m。

本发明公开了一种基于超材料结构的微波功率传感器，包括基板、输入微带信号线、悬臂梁结构输入微带信号线、悬臂梁结构输出微带信号线、输出微带信号线、叉指结构、开路短截线电感以及微带线地线，该微波功率传感器是在基板上放置由悬空的叉指结构和开路短截线电感构成的超材料结构，当输入的微波功率发生变化时，微波功率对相互平行、悬空的叉指结构的吸引，导致叉指结构的位移，从而使得叉指电容和开路短截线电感构成的超材料结构产生相应的相移输出，通过检测超材料结构的相移，实现微波功率的测量，本发明灵敏度高，且为相移输出，测量误差小，同时还具有结构简单、成本低、体积小、功耗低、工艺兼容等优势。

本发明公开了一种基于超材料结构的压力传感器，该压力传感器包括基板、输入微带信号线一、输入微带信号线二、金属?绝缘层?金属（MIM）电容的下极板、金属?绝缘层?金属（MIM）电容的绝缘层、金属?绝缘层?金属（MIM）电容的上极板、开路短截线电感、微带信号线三、微波功率合成器的输入端、微波功率合成器的输出端、微波功率合成器的隔离电阻连接用微带信号线、微波功率合成器的隔离电阻、微带线地线、压力感应腔体；该压力传感器采用金属?绝缘层?金属（MIM）电容感应压力的变化，并通过微波功率合成器合成的微波功率变化实现压力测量，具有灵敏度高、体积小、测量范围大、测量误差小的优势。

成果描述：本实用新型公开了一种基于多传感器信息融合的小型巴士空座检测系统。其包括微处理器及分别与所述微处理器连接的检测模块、定位模块和通讯模块；所述检测模块用于检测巴士车座占用情况数据,所述定位模块用于采集巴士车辆的坐标位置数据；所述微处理器用于根据所述检测模块检测的巴士车座占用情况数据计算巴士空座数据,并与巴士车辆坐标位置数据封装成数据包；所述通信模块将上述数据包发送到服务器。本实用新型具有设备安装维护简单,每台小型巴士只需安装一套设备的优点,通过与外部网络的通讯,可以方便乘客约车、候车与乘车,方便驾驶员规划行驶路线,方便调度员根据客流灵活调度,从而有效提高公交出行效率和营运成本。市场前景分析：本实用新型具有设备安装维护简单,每台小型巴士只需安装一套设备的优点,通过与外部网络的通讯,可以方便乘客约车、候车与乘车,方便驾驶员规划行驶路线,方便调度员根据客流灵活调度,从而有效提高公交出行效率和营运成本。与同类成果相比的优势分析：国内领先