一种改进的双光纤光栅大电流传感器

超磁致伸缩材料(Tb0.30Dy0.70Fe1.95)在不同方向具有不同的磁致伸缩效应,在此基础上,提出了一种改进的基于超磁致伸缩材料的双光纤Bragg光栅(FBG)大电流传感器结构.通过检测2个Bragg光栅的波长漂移差得到被测电流.消除了超磁致伸缩材料的温度影响,解决了FBG的温度-应变交叉敏感问题,同时,增大了FBG的应变,提高了传感器精度.试验结果表明:在-10～60℃的温度变化范围内,该传感器2个Bragg波长差与电流变化具有较好的线性度,不受温度变化的影响.传感器的电流灵敏度为5.78×10-4nm/A,与理论值的相对误差为2.89%.理论与试验结果符合较好,表明该传感器结构是可行的.     

基于FBG传感器皮革弹性测量设计与实现

提出一种基于FBG(Fiber Bragg Grating)光纤光栅传感器实现皮革弹性测量中温度、因温度变化引起的皮革纤维受力变形长度变化量和拉伸力引起的皮革纤维受力变形长度变化量三个参数被测量。采用用宽夹子把皮革样品两端固定好,并把一个FBG1传感器固定在夹子上,并在沿皮革样品发生形变方向放置FBG2传感器来解决皮革弹性变形和温度相互交叉感染问题;同时采用镀层FBG来提高FBG传感器的灵敏度。实验表明,三个参数能被精确和同时测量;并且FBG传感器灵敏度也被提高了8～13倍。     

变宽度悬臂梁的FBG流速传感器

通过对光纤传感器进行设计,提出了一种基于变宽度悬臂梁的光纤(Bragg)光栅(FBG)流速传感器.传感部分由不锈钢材质的悬臂梁和粘贴在其特定位置上的FBG构成,悬臂梁采用等腰梯形和矩形相结合的外形结构设计,传感头两部分之间的衔接不需要用销子固定,整个传感头浑然一体,无额外附加重量,制作方法简易,且实验设置参考光栅,实验结果不受温度变化的影响.实验表明:传感器的Bragg波长漂移量与流速变化有很好的线性关系,传感器的灵敏度为0.025 m/s.可测流速范围为0～2 m/s,传感器不仅实现了对温度的补偿,而且提高了测量精度、灵敏度.     

光纤光栅压力传感器及其温度效应研究

根据Bragg光栅方程,讨论了光纤Bragg光栅(FBG)压力传感机理及温度对光纤光栅反射波长的影响;通过裸光栅的罐状聚合物封装,在0～20MPa的范围内,使光纤光栅的压力灵敏度提高为-42.0am/Pa,是裸栅的17.3倍,可作为恒温时较高压力环境下使用的传感器;经实验结果分析,100℃以下的温度范围内,封装后的FBG受温度影响效应变为裸栅的4倍,反射波长与温度亦具有良好的线性关系。指出非恒温环境下的压力测量应考虑对传感器反射波长随压力变化曲线进行线性修正,以实现对压力的准确测量。     

双波长FBG折射率变化平均值的研究

光纤Bragg光栅(FBG)是发展最为迅速的光测量器件.为解决光纤光栅传感器温度应变交叉敏感的问题,使用双波长FBG替代传统FBG是实用性较好的方案之一.通过数值计算双波长FBG的反射谱,着重分析了双波长FBG的折射率变化平均值对中心波长及其反射率的影响.     

耐高压FBG压力传感器实验研究

为了提高光纤Bragg光栅（FBG）的压力灵敏度以实现油气井下高压传感的测量要求,设计了一种以薄壁筒为衬底外加保护套的耐高压FBG传感器。将FBG沿着弹性筒的轴向用高温胶固化在筒的内部。由于外界油压将引起弹性筒轴向压缩并传递到FBG上引起FBG波长的变化,测量FBG波长的变化即可得到外界压力的变化。理论得到传感器的压力响应灵敏度为-0．035nm／MPa;0-40MPa压力范围内压力实验测得传感器压力响应灵敏度为-0．0339nm／MPa,线性拟合度为0．9997,理论和实验符合得很好。结果表明：该传感器性能稳定,线性度和重复性好,可以用于油气井下高压的实时测量。     

基于分布式FBG的钢轨动静态载荷监测研究

针对铁道领域钢轨应变监测需求,提出一种基于光纤Bragg光栅（ FBG）传感器的钢轨应变监测系统。从静态载荷监测角度,研究了不同加载位置的FBG传感器中心波长随加载载荷大小变化的关系。从动态载荷监测角度,研究了循环加载状态下的各FBG传感器中心波长偏移量特性。研究表明：在静态载荷作用下,各FBG传感器中心波长偏移量均随加载载荷增大而呈现良好线性变化关系,且传感器对载荷加载距离和角度变化较为敏感。在动态循环载荷作用下,FBG传感器网络能够较好地实现对钢轨应变和温度参量的实时监测。这些研究为钢轨应变与损伤分布式在线监测技术提供了有益借鉴。     

多线圈磁电感应的逆压电式FBG磁场传感器

将光纤Bragg光栅(FBG)的传感检测技术、直流发电机内部结构的磁电感应原理及压电陶瓷的逆压电效应相结合,研制了一种多线圈磁电感应的逆压电式FBG磁场传感器.设计中采用多线圈磁电感应,输出电流的变化变小,测量均匀磁场的多线圈磁电感应的逆压电式FBG传感器的灵敏度和准确率都能显著提高.对设计的磁场传感器进行了正反行程的重复性测试,并进行对比分析.测试结果表明:该磁场传感器的灵敏度为0.1128 pm/Gs,迟滞为6.61％FS,重复性误差为6.29 ％FS.     

B/S模式的FBG信号远程监控系统设计

采用B/S结构作为监控系统的基本架构,开发了光纤Bragg光栅(FBG)远程监测系统.通过访问Web网络可以在浏览器界面查看FBG解调系统检测的FBG传感器数据.研究结果表明:通过查询2014年11月28日～2014年12月27日期间应变桩FBG应变传感器应变变化的时序曲线图与边坡上表面FBG位移传感器位移变化的时序曲线图,能够及时了解到不同监测对象的物理变化量.通过远程实时观察传感器数据信息,为工程的安全监测提供了依据.     

基于电磁力的FBG电流传感器研究

利用通电螺线管与永磁铁之间的作用力,提出了一种测量电流的方法.光纤Bragg光栅(FBG)在永磁铁的牵引下发生轴向应变,引起Bragg中心波长的漂移,通过解调中心波长漂移量对电流进行测量.实验中采取多匝数螺线管和小电流来模拟大电流,对0-3A的直流电流进行了测量.实验结果表明:中心波长漂移量与电流有很好的线性关系,线性...     

对温度不敏感的光纤光栅压力传感器

分析了光纤Bragg光栅传感器的温度、应变交叉敏感机制,提出了一种新颖的方法,并进行了相应设计：将两根不同波长的光栅粘贴在传感器同一轮辐的正反面上,两个峰有不同的应变响应和温度响应,通过测量两个峰的漂移,就可以解矩阵方程实现压力和温度的同时测量,有效消除了交叉敏感对轮辐式光纤光栅压力传感器的测量精度的影响。改进封装工艺,可以使该方法更简便。     

基于神经网络的光纤光栅电流传感器的温度补偿

分析了光纤光栅电流传感器的温度特性,表明传感器的输出受环境温度的影响大且很难消除。利用神经网络具有可以逼近任意非线性函数的特点,提出了用人工神经网络对光纤光栅电流传感器进行温度补偿的方法,实现传感器输出特性的非线性校正。通过Matlab语言编程仿真实验表明,该方法可以有效地消除温度的影响。     

光纤Bragg光栅流量传感器

采用靶式结构作为光纤Bragg光栅流量传感器的换能元件,其中两片光栅分别粘贴于等强度悬臂梁的上下两表面。采用双光栅粘贴方式对传感器进行温度补偿,有效的解决了应变与温度交叉敏感的问题,提高了测量灵敏度。实验表明该靶式光纤Bragg光栅流量传感器的载荷响应灵敏度为33.6pm/kg,测量精度为0.5%。     

基于人工神经网络的压力传感器三维数据融合

针对压力传感器对温度变化和电流波动的交叉灵敏度问题,采用径向基函数(RBF)人工神经网络法对其进行数据融合处理,详细讨论了网络的训练过程和数据融合过程,消除温度和电流对压力传感器的影响。仿真结果表明:当温度变化48.5℃,电流波动3%时,经RBF神经网络数据融合后,压力波动为0.544%,大大降低了交叉干扰,提高传感器的稳定性及其精度,满足在线融合的需要。     

FBG应变与温度交叉敏感分离方法研究

应变与温度交叉敏感的分离技术是光纤Bragg光栅(FBG)传感器的关键技术之一。详细介绍了双波长矩阵法、双参量矩阵法、温度参考光栅法、温度补偿封装法等几类应变与温度分离方法的原理,并从应用的角度比较了各自的优缺点和应用范围。     

Interrogation technique using a novel spectra bandwidth measurement method with a blazed FBG and a fiber-optic array for an FBG displacement sensor

A double-arched-beam-based fiber Bragg grating (FBG) displacement sensor is presented. Unlike most interrogation methods by measuring the resonance wavelength shifts, this kind of FBG sensor is proposed to measure the displacement by measuring the FBG's reflective spectra bandwidth using a blazed fiber Bragg grating (blazed FBG) and a fiber optic array. According to the strain distribution on the novel double-arched beam surface, the positive and negative strain will act on only one FBG, which is stuck on the beam surface. Thus, the positive and negative strain will make the spectra broaden as the displacement increases. What is more, the problem of cross-sensitivity in the FBG sensor is solved because temperature only affects the wavelength shift, but not the spectra bandwidth. The reflective signal of FBG sensor will be lead into a blazed FBG and the radiation light from blazed FBG with a certain radiation angle will be received by a fiber optic array, and then recorded by the infrared linear detector (IRLD). Based on the Gauss distribution theory, the radiation light spot size related to the FBG's reflective spectra bandwidth can be determined. Simulation and preliminary experimental results indicate the feasibility of the proposed idea.     

夹持式封装低温敏FBG应变传感器的设计

设计了一种两端夹持式封装的低温敏FBG应变传感器.利用金属内、外管产生的膨胀差值引起的光栅波长变化量,与热膨胀和热光效应引起的光栅波长变化量抵消,实现温度补偿,金属内、外管隔及隔温套管与夹持支座内部均采用粘结剂连接后实现对光纤光栅的封装.标定试验表明:该传感器的温度灵敏度为0.78 pm/ ℃,是裸光纤光栅温度灵敏度的7.2%,大大降低了对温度的灵敏性,应变灵敏度系数为1.377 pm/ ℃.     

基于LabVIEW的FBG传感解调系统的改进

介绍了自行搭建的光纤Bragg光栅（FBG）传感解调系统,给出了整体方案和关键构件的制作,尤其是LabVIEW软件解调部分。提出了传感解调系统的改进方案,主要采用DS18820温度传感器对温度进行补偿,以完善系统的应变传感性能。采用AT89C51实现DSl8820读写操作,上位机的工作由LabVIEW完成。采用悬臂梁结构对传感光栅进行调谐,实验结果证明：系统嵌入了温度传感器后,实现了FBG应变传感的温度补偿。方法简单易用,成本低。     

基于双芯光纤滤波器解调的光纤光栅电流测量

利用光纤光栅(Fiber Bragg grating,简称FBG)、超磁致伸缩材料(Giant magnetostriction material,简称GMM)和基于双芯光纤滤波器的解调系统实现了交流电流的测量。在介绍超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应、光纤光栅检测电流原理以及双芯光纤滤波器解调原理的基础上,借助超磁致伸缩材料和光纤光栅等构建了电流测量单元。利用设计的电流测量单元,在施加0～4.5A(50Hz)范围的交流激励电流时,经基于双芯光纤滤波器的解调系统解调,验证了采用该方案检测电流的可行性。     

一种基于等强度梁的光纤光栅高频振动传感器

以光纤光栅为敏感元件,设计了一种基于钢制等强度悬臂梁结构的高频振动传感器,该传感器由光纤光栅粘贴于等强度悬臂梁的表面而实现.运用材料力学原理对该等强度悬臂梁的共振频率和应变特性进行了推导.采用匹配滤波法解调光信号,并进行了传感探头优化设计,使该传感器实现了温度补偿.在不同环境温度下对任意频率的振动进行了测量实验,结果表明这种振动传感器可以实现高频振动信号的检测,实际上限频率达6 kHz,测量频率误差小于0.5%,能够实现温度补偿,且集成度高,结构轻便,具有广阔的实用前景.