反射式光纤位移传感器的线性补偿研究

采用随机型光纤位移传感器和半圆型光纤位移传感器,对光纤位移传感器特性进行线性补偿,从而扩大了传感器的测量范围。     

反射式光纤位移传感器的研究

本文主要致力于反射式光纤位移传感器的研究。给出了光纤位移传感器的具体的设计方案,即根据光纤反射调制原理进行了反射式光纤位移传感检测系统的设计,采用计数器外径干分尺的测头镜面作为反射体和位移测量工具,分析了位移测量装置和传感器检测电路。实验表明,在0～2mm范围内检测系统的输出与位移成线性关系,灵敏度为196μV/μm,线性度为26％。适于微位移的测量。     

三光纤补偿式位移传感器的研究

研究了三光纤补偿式位移传感器的原理和性能,根据光纤出射端面的近似光强分布,数值计算了三光纤传感器中接收光纤接收光强与位移的关系和补偿后的输出特性,并对此输出特性进行了实验测量.结果表明数值计算结果和测量结果一致,两根接收光纤各自的线性范围较小,补偿后的三光纤位移传感器不仅能改善测量的线性度,而且能在一定程度上放大传感器的线性测量范围.三光纤补偿式位移传感器不仅能有效地消除光源输出强度波动、表面反射率不同和光纤传输损耗引起的测量误差,而且能有效的提高传感器的线性测量范围.     

基于象限探测器的光纤位移传感器的研究

利用象限测量器研制了一种新型光纤位移传感器,并利用该传感器测定了钢丝的弹性模量,实测值和标准值吻合较好．该传感器能广泛应用于微小位移、形变等的高精度测量．     

地下开挖模型试验的光纤监测

为了克服传统监测技术难以测量小型地质力学模型内部位移场的缺点,开发了基于光纤光栅(FBG)技术的新型棒式光纤位移传感器.将成串的光纤光栅对称黏贴于胶棒上,进行了一系列室内标定试验.在模拟双江口水电站地下开挖工程的三维模型中,采用先灌浆后埋入的方法在预制孔中成功安装了3根光纤位移传感器.标定试验和模型试验结果表明,该位移传感器可根据光纤光栅的应变读数准确测算出位移沿棒长的分布;在地下洞群开挖的整个过程中,主厂房和尾水调压室周边的水平位移保持在较小范围内,开挖活动对整体稳定性未造成不利影响.     

基于象限探测器的光纤位移传感器的研究

利用象限测量器研制了一种新型光纤位移传感器，并利用该传感器测定了钢丝的弹性模量，实测值和标准值吻合较好，该传感器能广泛应用于微小位移、形变等的高精度测量。     

双膜盒式光纤压力传感器设计

设计并研究了一种利用双膜片位移进行压力测量的光纤传感器.这种光纤传感器是在通用光纤传感设计实验系统的基础上,利用了三光纤反射调制技术,它可以实现光源强度的变化和光纤中光功率损耗的变化以及反射率的变化自动补偿.理论上,分析了这种传感器的补偿特性,建立并推导了输入输出关系,给出了理论模拟结果.实验上,制作并实现了光纤压力传感器,分别测试了两接收光纤的位移与输出光强度的对应关系曲线,给出了对应两输出光强比值与位移的实验测试结果,验证了理论的正确性.最后,对所设计的光纤压力传感器进行了标定实验,给出了线性输入输出工作特性曲线.     

高稳定的光纤3×3耦合器干涉位移测量系统

利用光纤3×3耦合器和光纤光栅(FBG),构成能有效补偿环境干扰的光纤干涉位移测量系统。测量系统含干涉臂几乎重合的两个光纤迈克尔逊干涉仪,其中一个通过反馈环节补偿环境干扰的影响,实现对测量系统的稳定,使系统适合于在线测量;另一个用于完成测量工作。利用零差干涉相位测量技术对位移进行测量,测量结果的线性相关系数达0.999。     

大量程分布式光纤传感器的研究与应用

采用线型和螺旋型光纤传感技术相结合的方法研制出大量程、高定位精度的分布式光纤位移传感器,并对其量程扩展技术和埋设工艺进行了探讨。研究表明,研制的分布式光纤传感器水平位移监测的动态范围达到17 mm,深度定位精度为±0.2 m,可根据需求进行量程扩展,非常适合用于滑坡体深部变形的安全监测。     

Design of a Reflective Intensity Optical Fibre Bundle Displacement Sensor

反射式光强调制型光纤位移传感器光纤束设计

贾丙辉,俞靖,冯勇,张敏,李钢

（南京工程学院 机械工程学院,南京 211167）

中文说明：

建立了5种不同结构的光强调制型光纤位移传感器光纤束的通用数学模型,对比分析了各光纤束结构在不同设计参数下的光强调制特性;基于5种结构的光纤束光强调制特性对比研究,设计了单圈同轴式光纤位移传感器;静、动态测量实验结果表明该传感器系统具有较好的静、动态性能。

关键词：光纤束位移传感器,光强调制特性,静态标定,动态标定

     

基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅰ.光纤传感器与智能结构

概述了用于智能结构和材料监测的光纤传感技术,阐述了对建筑结构进行监测的原因和将光纤传感器用作结构健康监测的理由。众所周知,很多光纤传感器已经成功地应用到了智能结构监测领域。本研究一直关注白光干涉式光纤传感器技术及近20年来此类传感器的发展。由于白光干涉式光纤传感器在智能结构监测尤其是大型民用建筑物监测中的独特优点,因此具有较大的发展与应用潜力。     

缸内燃烧光电测量的可视化技术

利用光纤传感器对内燃机缸内燃烧进行了探测 ,并与以往常规压力传感器的测量结果进行了比较 ,探索了将光纤传感技术应用于燃烧测量的可行性。利用光强信号可实现同步探测燃烧过程的燃烧时刻、爆震燃烧、循环稳定性、火焰传播及成分分析等多项燃烧特征。图像光纤传感器是未来普及与实现燃烧深层次研究的有效手段。燃烧可视化对燃烧过程测量具有重要意义。     

光纤开度仪在大型船闸中的应用

采用两大先进技术一无丌传感技术与可编程控制技术,研制出了一种新型的光纤开度仪。将其应用于大型船闸闸门(特别是多级船闸)的开度测控,实现了光测光传,提高了检测中的自动化程度。该套系统测量范围宽、测量精度高,重复测量稳定性好及抗干扰能力强,它的应用成功地解决了大型船闸闸门系统的检测与拉制技术难题     

分布式光纤传感网络在边坡变形监测中的应用

介绍了测量边坡变形的新方法——分布式光纤传感监测技术,具体叙述了线型分布式光纤传感器、螺旋型分布式光纤传感器和BOTDR光纤传感网络的传感机理及埋设工艺,利用这3种方法对边坡变形进行监测,可以及时掌握边坡的安全稳定状态信息。     

水凝胶在光纤传感应用方面的研究进展

水凝胶光纤传感器具有不导电、重量轻、抗电磁干扰及良好的生物相容性等优点,因此在生物传感等多个领域得到了广泛应用。综述了水凝胶在光纤传感的3种调制类型,包括强度调制型、相位调制型和波长调制型。最后针对每种类型的光纤传感器列举了其在葡萄糖检测和pH值测量等方面的应用。     

光纤光栅二次涂敷封装压力特性的理论研究

光纤光栅是一种近年来发展迅速的有着广阔应用前景的光纤器件,是目前国际上光纤传感领域主要的研究热点之一。文章从光纤光栅的传感原理入手,分析了光纤光栅应变、压力传感模型。在此基础之上建立了光纤光栅二次涂敷的压力传感模型,并研究了涂敷材料的力学参数对光纤光栅传感灵敏度的影响关系,找到了一种提高光纤光栅压力灵敏度的有效途径。     

土体温度光纤精细化监测室内试验研究

传统温度传感器在测量地下土体温度时存在耐腐蚀性差、易受电磁干扰、易被破坏等不足,难以准确和全面地掌握土体温度的长期变化。通过对比分析常用的几种分布式光纤测温技术,提出采用光频域反射技术来监测地下土体温度。根据光频域反射技术高精度和高空间分辨率的特征,给出了土体温度光纤精细化监测的布设方案和监测数据的分析思路。为了验证光频域反射技术在土体温度监测方面的优势和可行性,开展了土体温度室内模拟监测试验,设计出了一套土体温度光纤精细化测温装置,采用光频域反射技术对不同容器内的土体和水体温度进行监测,掌握了土体和水体温度的变化情况,并与传统测温方法进行了对比,结果表明,光纤测得的土体温度结果与传统方法得到的结果基本一致,但光纤测温可以实现分布式测量,相对于传统方法优势显著,对于土体温度精细化测量而言,取得了良好的成果。     

基于ARM系统激光器的温度和功率反馈补偿系统的设计

激光器驱动电源的稳定性直接影响反射强度调制式光纤传感器的测量精度和寿命。以嵌入式系统为数字控制核心,PID为控制调节算法,建立激光器的温度和光强补偿系统。用设计的补偿系统对1310nm波长的激光器进行试验研究,结果表明该反馈补偿系统能使反射式光纤传感器的精度和稳定性得到较大的提高。     

光纤电流传感器偏转角及线性双折射研究

光纤电流传感器中由于光纤的弯曲以及自身特性,会同时存在线性双折射和法拉第效应,致使法拉第效应的偏转角无法被准确测量出来,这是造成光纤电流传感系统测量误差的一个重要因素。利用MATLAB模拟了线偏振光转化为圆偏振光和椭圆偏振光以及法拉第效应,并对法拉第效应中左右旋圆偏振光相位差设定了不同参数,利用MATLAB得出最终合成的线偏振光,观察其偏转角为所设左右旋圆偏振光相位差的1/2,之后进行了理论推导,验证了上述结论,为后续的线性双折射补偿研究奠定良好的基础。