贴片式光纤Bragg光栅应变传感器

为解决因光纤的圆柱型结构所带来的粘贴问题，引入了粘贴式光纤Bragg光栅应变传感器。该传感器被粘贴于可通过加载载荷的方式产生应变的等强度悬臂梁的表面，并用光谱仪获得了光纤Bragg光栅的反射谱。实验表明Bragg波长对荷载产生的波长偏移分别为0.901nm／μm和-0．902nm／μm．计算表明：Bragg波长偏移量的最大标准误差为0．003nm．结果表明该传感器可满足建筑工程结构检测中对测量精度要求。     

光纤傅里叶变换光谱术在光纤光栅传感解调中的应用

介绍了光纤Mach-Zehnder干涉仪的基本原理和光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)的结构;基于光纤Mach-Zehnder干涉仪,采用傅里叶变换光谱算法对光纤Bragg光栅传感器的波长进行了解调。宽带光源发出的光经过光纤耦合器进入光纤Bragg光栅,其反射光由耦合器返回进入到FFTS中进行测量,FFTS的最高光谱分辨率达到0.05 cm-1,即在近红外1 550 nm波长处分辨率为0.012 nm。分别对光纤Bragg光栅的应变特性和温度特性进行了测量。测量显示:光纤Bragg光栅的应变灵敏度为0.833 pm/με,温度灵敏度为19.78 pm/℃。得到的结果表明FFTS系统具有高分辨率、大测量范围的特点,可满足光纤Bragg光栅传感器波长解调的需求。     

光纤Bragg光栅靶式流量传感器设计

基于工业流体流量测量技术、光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感检测技术与靶式流量计原理,针对单个光纤Bragg光栅传感系统对温度交叉敏感的问题,设计并且制作了一种基于双光纤Bragg光栅流量传感器。该传感器采用靶盘结构作为光纤Bragg光栅流量传感器的受力元件,对温度起到了补偿作用,并且有效地提高了应变测量灵敏度。实验表明,该流量传感器的线性误差为0.31%。     

利用光纤双折射效应实现应变和温度同时测量

提出了用相位掩模技术在双折射光纤上刻制光纤Bragg光栅的方法.由于光纤Bragg光栅的双折射效应,当有温度和应变的影响时,可观察到分别对应于快轴和慢轴的光纤光栅反射波中心波长的分离,可得到的最大差值为0.66nm.中心波长的差值随着温度和应变的变化而变化.这种光纤Bragg光栅可实现温度和应变的同时测量.     

窄间隙条件下基于光纤Bragg光栅的曲面位移测量

在充分利用光纤Bragg光栅既是敏感元件又是传光元件这一特点的基础上,提出一种在曲面空间间隙小于1 mm的窄间隙条件下,测量两曲面间相对位移的方法。设计一种矩形弹片式传感探头,利用其挠度与应变之间存在的对应关系,通过应变对光栅Bragg波长的调制,获得光栅Bragg波长偏移量与曲面位移之间的线性关系。通过双光纤光栅的应变差动成功消除了光纤Bragg光栅存在的温度干扰问题。结果表明,当曲面相对位移量在0.35～0.85 mm范围内时,测量系统的灵敏度达2.54 nm/mm,线性度优于1%。     

LPFG和FBG级联结构双参数光纤传感器研究

提出了一种长周期光纤光栅(LPFG)级联布拉格光纤光栅(FBG)的温度/应变双参数光纤传感器。利用飞秒激光直写制作LPFG并级连FBG,且FBG波谷位置为1 551.9 nm,LPFG波谷位置为1 559.1 nm,最高对比度为-12.7 d B。在30~70℃温度变化范围内对传感器温度特性进行测试,并在25℃超净环境下对0~500με应变变化范围内对传感器应变特性进行测试。实验结果表明,升温过程FBG中心波长发生红移,灵敏度15.00 pm/℃,线性度0.981 3;LPFG中心波长发生蓝移,灵敏度-11.75 pm/℃,线性度0.945 3。降温过程FBG中心波长发生蓝移,灵敏度18.25 pm/℃,线性度0.953 8;LPFG中心波长发生红移,灵敏度-15.42 pm/℃,线性度0.980 2。加载过程FBG中心波长发生红移,灵敏度0.93 pm/με,线性度0.991 5;LPFG中心波长发生蓝移,灵敏度-1.51 pm/με,线性度0.986 3。卸载过程FBG中心波长发生蓝移,灵敏度0.92 pm/με,线性度0.990 9;LPFG中心波长发生红移,灵敏度-1.51 pm/με,线性度0.972 8。结果表明,该光纤传感器灵敏度高,线性度好,可以同时动态实现应变和温度的测量。     

分离应变和温度的差动式光纤Bragg光栅传感器

作为传感元件，被光纤Bragg光栅测量的物理量的信息是一种波长编码的绝对测量，然而，其本质的限制是对多变量的交叉敏感。实验表明：温度波动严重干扰了应变式光纤Bragg光栅传感器的测量，拉、压应变的标准误差为0.21mn和0．20mn．根据粘贴于悬臂梁上、下表面的光纤光栅的Bragg波长响应温度和应变的差异，分离了应变和温度的耦合信号，拉、压应变的标准误差降低到了0．005mn和0．20nm．根据粘贴于悬臂梁上、下表面的光纤光栅的Bragg波长响应温度和应变的差异，分离了应变和温度的耦合信号，拉、压应变的标准误差降低到了0．05mn和0．07mn．值得注意地是：在该机械补偿方案中，温度检测不是必需的。     

基于Bragg光栅交叉法在温度补偿中的研究

设计了一种双光纤Bragg光栅交叉粘贴方案来解决光纤Bragg光栅对温度、应变交叉敏感的问题,利用该方案对光纤Bragg光栅应变测量时进行温度补偿.对方案的补偿原理进行了分析,可知当两光栅粘贴的夹角不同时,应变的灵敏度也不同,通过数值计算得出:两夹角为90°时,应变灵敏度达到最高.然后,对该方案进行了可行性实验验证,最终得出结论:设计的方案可以有效地对光纤Bragg光栅在应变测量时进行温度补偿,降低了温度的变化对光纤Bragg光栅反射波长漂移量的严重影响,证明了方案的可行性.     

基于负膨胀材料的光纤Bragg光栅温度补偿研究

伴随着光纤通信技术的发展,光纤Bragg光栅已成为光纤通信的基本元件.由于光纤Bragg光栅的中心反射波长λB随着环境温度的起伏而发生漂移,为光纤Bragg光栅的应用带来很大困难.本文用负热膨胀系数陶瓷粉末ZrW2O8对光纤Bragg光栅进行了温度补偿,取得了一定的补偿效果,为深入研究奠定了一定的基础.     

飞秒刻写光纤F P腔级联FBG传感特性研究

提出了一种飞秒刻写光纤法布里-珀罗(F-P)腔级联切趾布拉格光纤光栅(FBG)的微结构传感器并研究了该传感器的温度与应变传感特性。该微结构传感器光谱稳定性良好,监测时长2 h内FBG波长最大漂移量为0.009 nm,功率最大漂移量为0.015 d B,F-P腔波长最大漂移量为0.018 nm,功率最大漂移量为0.072 d B。当应变由0με增至450με再减回0με时,该微传感器FBG特征峰先右移再左移,波长变化0.530 4 nm,应变灵敏度约1.17 pm/με,线性度高于0.99;光纤F-P腔特征谷波长变化0.491 1 nm,应变灵敏度约1.10 pm/με,线性度高于0.90。当温度由50℃升至200℃再降回50℃时,FBG特征峰先右移再左移,波长变化约1.418 nm,应变灵敏度约10.09 pm/℃,线性度高于0.95;光纤F-P腔特征谷波长变化约1.578 nm,应变灵敏度约10.53 pm/℃,线性度高于0.98。所提出的微结构传感器是解决单根光纤双参数测量的有效手段,同时对复杂环境下的多参数耦合测量与解耦也具有重要的参考价值。     

新型压电传感器在加工工艺监测中的应用

工艺流程连续跟踪监测技术是自动化企业追求“无次品生产”的关键，而这一关键的核心又完全有赖于选择相应的传感器。实践证明，压民式传感器因其具有质量稳定、性能可靠、灵敏度高，加之其动态范围大、频率响应宽以及硬而耐磨，尺寸小，易于安装和抗过载安全性好等优点而格外胜任此项工作。     

新型传感器的现状与发展

当前信息时代,传感器系统正朝着微型化、智能化、多功能化的方向发展.着重论述了三类传感器的技术功能现状及发展前景,并介绍了其在信号探测中的成功用例.     

Development and evaluation of a two-axial shearing force sensor consisting of an optical sensor chip and elastic gum frame

We developed a promising shearing force sensor that is small in size and can measure shearing force along two axes independently. This sensor consists of an elastic gum frame and an optical sensor chip (6 mm × 6 mm × 8 mm). From the experimental results, the resolutions of the sensor along the x- and y-axes are found to be 0.070 N and 0.063 N. We also experimentally demonstrated that the sensor can separately measure shearing force along two axes. Finally, we demonstrated that the scale factor which correspond to resolution and linear portion which correspond to measuring range of the signals can be changed easily by using three types of elastic gum frame. This sensor can be embedded in the finger of a robot hand and use it to not only measure shearing force but also detect the slip phenomenon.     

Fiber optic pressure sensor based on a single-mode fiber F–P cavity

In this paper, we propose and experimentally demonstrate a pressure sensor based on birefringent single-mode fiber F–P cavity using optical heterodyne. The proof of concept device consists of a light source, a polarizer controller, a modulator, a RF generator, a single-mode fiber Fabry–Perot cavity, a strain inspector, an erbium doped fiber amplifier, a filter, a polarizer, an optical spectrum analyzer, and a digital communication analyzer. The dynamic range of the proposed sensor is explored. The results demonstrate the new concept of fiber pressure sensors and the technical feasibility for pressure measurements.     

Resonance based DC current sensor

The paper presents design, development and testing of a resonant proximity DC current sensor to measure current in the range of 0-20 mA. The sensor is built using cantilever structure with piezoelectric excitation, sensing and closed loop electronics. The sensor measures the DC current by measuring the shift in resonance frequency of the cantilever beam. The proposed measurement system is novel, simple and accuracy is found to be 1.1% of full scale deflection.     

应用SU-8粘合技术的微型压力、温度和湿度集成传感器

压力、温度和湿度集成传感器具有体积小、成本低和可批量生产等优点,在环境监测和工业控制等领域应用广泛。基于微机电系统(MEMS)技术,本文设计和制作了一种尺寸为5.5 mm×3.5 mm×0.8 mm的高精度压力、温度和湿度集成传感器。该集成传感器由SU-8真空粘合技术制作的铂压阻压力传感器,铂电阻温度传感器和电容式湿度传感器组成。介绍了该集成传感器的设计思想、结构和制备过程,给出了实验和测试方法。结果表明,压力传感器的精度优于0.05%;温度传感器的精度为0.3%;湿度集成传感器的量程为25%RH~95%RH,其性能曲线的线性相关系数为0.998。集成传感器中的这3种传感器的高精度表明该集成传感器的制作工艺具有良好的工艺兼容性。     

平板式ZrO2汽车氧传感器的结构、原理及研究进展

庞大的汽车氧传感器市场、严格的汽车尾气排放法规和国内相关技术的欠缺，使得研究和开发具有自主产权的、性能好、可靠性高的氧传感器产品显得尤为迫切和重要。目前，平板式ZrO2汽车氧传感器由于具有尺寸小、响应快、能耗低、易集成、在恶劣环境下工作稳定等优点，而成为汽车尾气控制的主流氧传感器。介绍了该传感器的结构、原理、国内外发展研究进展及发展趋势。     

测试105g微阵列式加速度传感器

研究测试10^5g微阵列式加速度传感器的设计与制造。该传感器应用微加工技术制成，具有测试加速度值大、响应速度快等特点。应用非线性回归理论及正交试验分析方法，解决传感阵列的布阵设计；根据理论分析和试验研究，提出了8个传感器位于睛平面内同一圆周上8等分处的布阵，给出了8点图形传感阵列的设计版图；并制造出微阵列式加速度传感器的样品，经测试满足设计要求。     

HMP45D温湿度传感器的检定校准

本文介绍了HMP45D温湿度传感器的结构,铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器的工作原理,并通过实例分析具体介绍了HMP45D温湿度传感器的检定校准方法和经验。提出要不断的改善检定校准环境,完善检定校准方法,以保证气象仪器在使用中能够提供准确的测量数据。     

带USB接口的多智能传感器数据采集

本文在介绍USB接口的多个智能位移传感器的原理基础上，介绍它们在工业制造领域的应用实例。