大应变光纤Bragg光栅传感器的研究

在通信光纤的长期允许应变为3000 με的基础上,研制了一种测量应变范围为0～6000 με的大应变光纤Bragg光栅传感器.在外加应力的作用下,固定支点的相对位置发生变化,从而带动应变管发生轴向形变,导致了粘贴在调节管两端的光纤Bragg光栅按比例产生了Bragg波长移位.通过荷载,对大应变光纤Bragg光栅传感器进...     

光纤Bragg光栅传感网络实时监测与应变分析

作为一种绝对式传感器,波长调制式光纤Bragg光栅传感器对应变的响应为0.9pm/??。开发了基于可调谐F-P滤波器的检测仪器与计算机系统之间的实时监测系统。在对白泥井3号隧道的监测过程中,该光纤Bragg光栅传感网络实时监测系统实现了对来自隧道结构的应变状态的实时采集和描绘,并可以存储波长和应变数据以便后期查寻分析;借助分析光纤Bragg光栅传感器的应变图、三维应变图,为判断隧道二次衬砌的受力趋向提供参考。     

靶式光纤Bragg光栅流量传感器

通过传统流量测量元件的原理、技术和传感结构的研究,在设计中采用了光纤Bragg光栅作为传感元件并选用了靶式传感结构。利用靶式流量计中靶片受力与液体流速成一定函数关系,研制了一种轴封膜片结构的光纤Bragg光栅靶式流量传感器。建立了加载在靶板处的载荷量与该光纤Bragg光栅靶式流量传感器的Bragg波长移位值关系的传感模型;计算出该传感器的理论灵敏度为18pm/Kg;理论分辨率为0.055Kg/pm。并通过砝码干校法实验,测量出了传感器的实际灵敏度16.7pm/Kg,实际分辨率为0.06pm/Kg。     

热导式光纤Bragg光栅二氧化碳分析仪的研究

摘要：在工业中提高燃料的燃烧率以及保证锅炉的高效运行都需要对烟气中二氧化碳的含量进行测量。在热导式原理的基础上利用光纤Bragg光栅对温度的敏感特性研制了一种热导式光纤Bragg光栅二氧化碳分析仪,通过检测光纤Bragg光栅中心波长的移位量实现对二氧化碳体积百分比含量的测量。测试实验表明,二氧化碳百分比含量从0到20％,从20％到80％以及从80％到100％时,光纤Bragg光栅的中心波长变化量分别为0.020nm,0.116nm,0.015nm ,在含量达到100％之后中心波长趋于平稳。     

光纤Bragg光栅传感器高速冲击试验研究

光纤Bragg光栅是一种性能优良的敏感元件,光纤Bragg光栅传感器在很多领域得到了应用.通过霍普金森压杆上的冲击试验研究了光纤光栅的动态响应能力.试验表明Bragg光栅能够正确响应不同频率的冲击信号,解调仪能够正确并快速解调出高速动态激励信号,同时Bragg光栅在受拉和受压时以及动态和静态灵敏度基本一致.光纤光栅传感器能够应用于武器侵彻爆炸等强冲击、恶劣环境下动态应力应变的测试.     

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.     

光纤Bragg光栅传感器在应变测量中的温度补偿

由于光纤光栅Bragg波长对温度与应变均敏感,它本身无法区别温度和应变引起的波长变化,导致温度和应变的交叉敏感问题制约其发展。因此,在用光纤Bragg光栅传感器进行应变测量中,必须采取措施进行温度补偿。该文介绍了几种温度补偿方法及其工作原理和特点,并举实例说明其具体实施方法。     

光纤光栅应变传感特性的研究

叙述光纤Bragg光栅的反射率与栅距，有效折射率和入射波长的关系，用Matlab描述有效折射率和栅距的变化对反射波长的影响。以此为基础阐述光纤Bragg光栅的应变传感原理，并对光纤Bragg光栅的应变传感特性进行实验研究，实验结果与理论分析结果相一致。     

低温敏的双管式光纤Bragg光栅应变传感器的研究

机械构件由于荷载会产生应变,根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及所受荷载状况。研制了一种降低温度敏感性的双金属管光纤Bragg光栅应变传感器。利用内、外管材料热膨胀系数的差值,抵消光纤Bragg光栅由于热膨胀和热光效应引起的波长偏移,实现在应变测量过程中的温度补偿。内、外管之间采用螺纹结构连接,通过调整内管旋入外管的螺纹长度来调节传感器的测量范围和温度补偿效果。实验表明,该传感器的温度灵敏系数为2.62 pm/℃,是裸光栅温度灵敏度的25%;应变灵敏系数为1.215 pm/με,非线性误差为0.8%FS,滞后误差为3.6%FS,重复性误差为2.86%FS。     

一种复合材料封装光纤光栅片式应变传感器研究

设计了一种基于碳纤维复合材料封装的光纤Bragg光栅应变传感器,传感器采用片式封装,分析了传感器轴向应变分布与结构参数的关系,确定了其结构尺寸。试验研究表明:该传感器主要性能指标能满足混凝土应变测量的需要。     

光纤Bragg光栅传感特性的实验研究

针对光纤Bragg光栅的温度和应力特性进行了实验研究。实验结果表明:光纤光栅的Bragg波长随温度和轴向应变的变化呈现出良好的线性和重复性;光栅的涂敷材料、支撑材料不会改变它的线性和重复性,但对其灵敏度有显著的影响。实验结果可以作为对光纤光栅进一步深入研究的参考。     

聚合物光纤布拉格光栅轴向应变传感特性研究

针对固体火箭发动机纤维缠绕壳体状态监测中局部可能出现大应变情况,论证了采用聚合物光纤布拉格光栅(poly-mer optieal fiber Bragg grating,POFBG)传感器对大应变进行检测的可行性,分析了聚合物光纤光栅的工作原理,考虑到聚合物光纤材料特性与石英光纤的差异,建立了引入二次项因素的应变、温度传感模型,并通过MATLAB对聚合物光纤布拉格光栅的应变和温度变化进行了数值仿真.结果表明,反射波长随温度的升高而减小,温度漂移呈现非线性,这与文献报道的实验结果比较吻合.     

智能服装中光纤Bragg光栅心音检测方法的研究

研究基于光纤光栅智能服装心音检测的理论和方法.根据光纤光栅应变效应和圆形膜片振动原理,建立了心音传感数学模型,推导出心音灵敏度计算公式.设计了光纤光栅心音传感器结构并制作出样品,其灵敏度理论值为957.11 pm/kPa.用所设计的传感器对人体心音进行实测,反射波长变化范围约70pm.在体温不变的情况下,光纤光栅反射波...     

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。     

分布式光纤光栅传感器解调系统

分布式光纤传感器是一门具有重大实用价值的新兴技术,本文基于光纤布拉格光栅传感器的工作原理,及光栅中心波长的移动探测解调原理,对分布式光纤光栅传感器解调的新方法进行了全面阐述,分析了他们的优缺点,并且给出了其优化方法及应用前景.     

光纤Bragg光栅传感器在水布垭工程锚杆上的应用

在介绍光纤Bragg光栅(FBG)传感原理的基础上,阐述了FBG在水布垭工程锚杆上的应用,包括传感器的布设、安装工艺、张拉测试等.分析了光纤光栅传感器在锚杆、锚索等工程上的应用前景.     

光纤光栅索力传感器的设计与分析

基于光纤光栅的传感原理和均匀轴向应力作用下光纤光栅的传感模型,分析了引起光纤光栅轴向灵敏度变化的两个因素--弹光效应和光纤芯径变化引起的波导效应,并绘制了其变化曲线.通过选择合适的弹性体,研制出一种光纤光栅索力传感器,最后,给出了该传感实验系统的实验结果,与传统索力传感器相比,该传感器具有更好的稳定性和更高的精度.     

基于光纤光栅PGCD的材料冲击试验研究

光纤光栅抗电磁干扰和易于构成分布式光纤传感网络,对设备健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试具有独特优势。波长编码信号解调系统的频率低是制约光纤光栅传感器在高频信号环境下使用的关键问题之一,采用M-Z干涉技术,设计了一套基于相位载波(PGC)的相位解调方法的光纤光栅高频解调系统,对正弦信号激励和冲击试验产生的信号进行了测试和分析,取得了比较理想的试验结果,实现了10 kHz频率范围内高频信号的检测。     

A fibre-optic grating sensor for the study of flow-induced vibrations

A fibre-optic Bragg grating sensor for flow-induced vibration measurement is described. The sensor is based on monitoring shift in the Bragg wavelength of a fibre Bragg grating. The fibre Bragg grating, when bonded onto a structure, can measure local axial strain variation of the structure. The sensor was used to measure the flow-induced vibrations on a circular cylinder in a cross-flow. The measured strain ε is consistent with the transverse structural bending displacement Y obtained from a laser vibrometer in terms of the natural frequency of the fluid–structure system and the vortex shedding frequency. The experimental data further indicated that ε and Y are linearly correlated when the bending displacement is small. It is expected that the fibre Bragg grating sensor, because of its physical uniqueness, has an important role to play in the study of fluid–structure interactions.