低温环境下FBG温度传感特性研究

在低温环境中,光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)材料的热膨胀系数和热光系数会发生改变,从而影响其温度传感特性。文章通过实验研究了裸光纤光栅传感器和黄铜管封装的光纤光栅传感器在低温下的温度传感特性。结果表明,在80~300 K温度范围,裸FBG温度传感器的灵敏度为6.43 pm/K,线性度为0.974,在80~230 K温度范围,温度与光纤光栅的中心波长呈现非线性关系;黄铜管封装的FBG温度传感器,在整个温度范围内灵敏度可达26 pm/K,线性度为0.996,较裸FBG温度传感器均有较大提升。对比实验表明,对光纤光栅进行封装,可以提高其温度灵敏度和线性度,改善温度传感特性。     

光纤光栅传感网络的优化研究

光纤光栅传感网络在大型复杂结构健康监测中具有广泛的应用前景,对光纤光栅传感网络优化的研究具有重要的意义。分析了结构健康监测中光纤传感网络优化布局和可靠性的研究现状,对光纤传感网络优化中的传感器优化布局与光纤传感网络可靠性两方面进行研究。通过对结构响应特性研究,提出了对结构静力响应参数监测时,传感器布局的一般规则。将概率计算引入光纤 FBG 传感网络不同拓扑结构,给出了基于不同拓扑结构的光纤传感网络形式及其可靠性数值分析。     

光纤光栅传感器阵列在空间温度场测量中的应用

提出了一种基于光纤光栅(FBG)的温度传感测量系统,其可应用于空间温度场的分析与研究。该系统主要由FBG阵列、光纤解调仪和上位机组成,可以在复杂的环境下进行实时多点测温,实现对环境中的温度场进行监控与温度记录。经实验验证,该测量系统准确的实现了对空间中各点温度的实时测量。该系统具有空间分辨率高,响应速度快,抗电磁辐射等特点,为空间温度场研究及特殊工况下的温度场监测提供了有力手段。     

液氮温度光纤Bragg光栅的应变传感特性

对光纤Bragg光栅(FBG)液氮(77 K)下的应变传感技术及应变特性进行了研究.实验和分析表明:常温下FBG反射谱中的单个中心峰在低温下会劈裂为多峰,它产生于光纤、粘贴胶和金属基底热膨胀系数间的差异引起的强烈非均匀热弹性应变,使常温下均匀的光栅变啁啾化.建立了多种技术手段,成功消除了低温多峰现象,并测得了FBG低温和常温下的应变传感特性.实验结果表明:FBG的应变灵敏系数与温度无关.     

光纤光栅传感器温度与轴向应变灵敏度的研究

文章对Bragg光纤光栅(FBG)与长周期光纤光栅(LPFG)的温度、应变传感灵敏度进行了详细的理论推导和分析，得出了一些重要推论，对光纤光栅在传感器领域中的应用具有一定的引导作用．     

双光纤Bragg 光栅用于FBG型传感器的温度补偿

理论分析了FBG型传感器的温度应变交叉敏感机制,利用温度和应变响应相同的光栅对实现了光纤Bragg 光栅应力/ 应变传感器的温度补偿,有效的消除了交叉敏感对FBG型传感器测量精度的影响,有利于光纤Bragg 光栅传感器的实用化。     

金属化封装光纤光栅传感器超低温特性研究

传统胶封光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器的胶黏剂在超低温环境中存在着板结、与基体间热失配等问题。针对胶封光纤光栅传感器在超低温条件下进行测量的局限性,本文设计一种全金属化封装结构,并采用超声焊接的方法将光纤光栅封装固定于特种铝合金基底表面。在-160～0 ℃环境下,对两支FBG温度传感器的超低温传感特性进行了实验测试。结果表明,该封装形式的FBG传感器的线性度较好,相关系数均在0.99以上。它们的温度灵敏度系数在线性变化区间平均值分别为27.88 pm/℃和26.17 pm/℃,分别是封装前裸光纤光栅的2.75倍和2.58倍左右,提高了温度灵敏度。此金属化封装的FBG温度传感器的工艺简单,易于实现,可用于超低温恶劣环境下的温度测量。     

基于液体热光效应的FBG温度补偿方法

为了降低光纤布拉格光栅(FBG)中心波长对温度变化的敏感度,提出了一种FBG温度补偿新方法。用石英玻璃管对栅区包层被部分腐蚀的FBG进行罐状封装,内部填充具有一定折射率和负热光系数的液体以充当环境包层。利用液体包层热光效应影响FBG中心波长紫移的特性补偿光纤热膨胀和热光效应产生的红移特性,提高了FBG中心波长的温度稳定性,并且在25~55℃的局部温度范围内获得了0.002 2nm/℃的温度系数,使FBG中心波长的温度稳定性提高了近5倍,验证了方法的可行性。理论与实验研究表明,通过减小FBG包层厚度或选择具有较大折射率和热光系数的封装液体,可进一步提高封装后的FBG的温度稳定性。这种温度补偿方法简单可行,避免了胶粘材料封装固化过程中的光栅啁啾,拓展了FBG在光纤传感和通信中的功能化应用。     

光纤布拉格光栅温度和应变交叉灵敏度的实验研究

测量了光纤布拉格光栅(FBG)在-150～550℃范围内中心反射波长对应变的依赖关系,得到了光栅的温度和应变交叉灵敏度系数。结果表明,不论是在低温环境还是高温环境,当光纤所受张力小于6000με时,波长变化与应变大小呈线性关系;光栅的应变灵敏度系数和交叉灵敏度系数是温度的函数,温度越低,应变灵敏度系数越大,交叉影响越显著。     

CFRP-钢组合梁剥离破坏FBG应变响应分析

通过碳纤维增强塑料(CFRP)-钢组合梁剥离破坏时的布喇格光栅(FBG)应变响应,分析了CFRP-钢组合梁剥离破坏的过程,研究了FBG应变测量在钢组合梁发生剥离破坏过程中所起的即时响应和预警作用。将光纤光栅粘贴在碳纤维板表面,监测钢组合梁加载过程中CFRP板应变,通过应变响应来判断CFRP板的剥离时刻。对于首先产生剥离破坏且不对钢组合梁受力特性产生较大影响的部位,使用光纤光栅监测,得到应变响应的预警时刻。结果表明,利用光纤光栅应变测量的实时性可起很好的监测、预警作用。     

Permittivity and Conductivity Measurements of Building Materials at 5.8 GHz and 41.5 GHz

The results of various experiments performed to characterize electromagnetic properties of typical building materials at BRAN (Broadband Radio Access Networks) and MVDS (Multipoint Video Distribution System) bands are presented and compared. Transmission and reflection coefficients were measured as functions of the angle of incidence, using a wideband sounder based on the swept frequency technique. A high precision angular positioning system was built and used in co-ordination with the measurement equipment.The dielectric constants (_r) were estimated by comparing values predicted with a multiple successive internal reflection model and measured transmission and reflection coefficients. It has been found that the variation of the dielectric constant value with the frequency does not necessarily follow the same trend for different materials. For example, the measured _r for plasterboard presents an increment withfrequency (2.02 at 5.8 GHz, 2.5 at 41.5 GHz – measured by theauthors –, 2.58 at 59.5 GHz, and 2.81 at 60.2 GHz – given byliterature –), while the values for glass follow a wanderingpattern (6.06 at 5.8 GHz, 5–10 at 10 GHz, 3.41 at 41.5 GHz, 7.51at 57.6 GHz, and 5.29 at 60.2 GHz). Moreover, the measured_r for a brick wall at 5.8 GHz (3.58) shows differenceswith values reported at 2 GHz (4.44).     

通信工程设计中配置蓄电池组容量的计算方法

在通信局站中,直流供电系统和UPS供电系统都配置了相应容量的蓄电池组.在通信工程设计中,系统中的蓄电池组的容量选择有不同的方法,本文就蓄电池组容量计算常用的三种方法进行探讨.     

同时测量Ce:KNSBN晶体两波耦合指数增益系数和吸收系数的一种方法

本文利用光折变晶体中双光束耦合的有关理论，提出了一种同时测量光折变晶体中双光束耦合指数增益系数和吸收系数的新方法，并用Ce：KNSBN晶体进行了实验研究．     

生物组织光学特性参数无损测量的模拟研究

生物组织的吸收系数和散射系数决定了组织表面的漫射光分布,但其理论关系式由于推导过程的近似及假设的边界条件不同,有几种不同的表示形式。为确定哪种表达形式更能精确地描述实际问题,本文给出了一种通过 Monte Carlo模拟进行校验的方法,确定了不同表达式的精确度,为进一步进行生物组织光学特性参数的无损测量打好基础。     

混浊液态食品介质中脂肪的近红外光学特性研究

脂肪是多数食品中含有的典型且重要的营养成分,同时从光学测量的角度分析,也是决定食品光学特性的重要组成成分。本文对混浊液态食品介质中脂肪在近红外波段的光学特性进行研究。采用牛奶作为基体通过添加稀奶油得到的样品作为复杂液态食品介质的模拟物,应用双积分球技术在10000~6000cm-1的近红外波段范围测量脂肪含量变化引起的光学特性变化。结果表明,脂肪含量的变化会使吸收系数和散射系数都发生改变,而且散射系数的变化更大。本文的工作为应用近红外光谱技术进行混浊液态食品介质的测量提供了光学上的理论指导。     

分形海面电磁散射特性的基尔霍夫近似

利用二维Weierstrass带限函数模拟了粗糙海面的形状,讨论了风速、粗糙度等参量对海面形状的影响;针对模拟的分形海面形状,从亥姆霍兹（Helmholtz）积分出发,利用基尔霍夫近似推导了二维分形海面的电磁散射系数,并进行了数值模拟,同时对数值模拟结果进行了分析,讨论了海面形状对电磁散射的影响,所得结论可用于目标探测技术的研究。     

LiCe掺杂对铋层材料K0．5Bi2．5Nb2O9的影响

用传统固相烧结法获得了含A位空位的(KBi)0.5-x(LiCe)x/2 x/2Bi2Nb2O9(其中为A位[KBi]空位)系列铋层陶瓷,研究了A位LiCe掺杂替代对K0.5Bi2.5Nb2O9系列陶瓷性能的影响。LiCe掺杂改性明显提高了K0.5Bi2.5Nb2O9系列陶瓷的压电活性,(KBi)0.44(LiCe)0.03 0.03Bi2Nb2O9陶瓷的压电系数d33、平面机电耦合系数kp和厚度振动机电耦合系数kt分别为31 pC/N、5%和22%。     

利用大气能见度获取多波长气溶胶光学特性

介绍了一种利用测量得到的大气能见度获取多波长气溶胶光学特性(主要探讨气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数)的新方法。首先，由能见度求出波长0.55 μm的大气消光系数，在减去大气分子的消光系数后得到0.55 μm气溶胶的消光系数，使用Mie散射理论求出气溶胶粒子的数密度；因为同一时间大气状态下气溶胶的数密度是不变的，所以再次使用Mie散射理论即可得到其他波长下气溶胶的光学特性。以1.06、1.536、3.75 μm为例，给出了合肥2003年近地面层的气溶胶光学特性，该方法对于研究大气环境和大气中光传输模式具有重要意义。     

电子在一维方势垒顶部的透射

文中对入射电子能量等于一维方势垒高度时，电子对势垒的透射情况进行了理论分析，导出了这一条件下的电子透射系数与势垒高度及势垒宽度之间的关系，并证明了电子对一维方势垒的透射系数Ｔ是入射电子能量Ｅ的连续函数。     

有限周期频率选择面的电磁特性分析

从工程测量技术出发提出了一种有限尺寸频率选择表面反射系数和透射系数的数值计算方式,同时使用矩量法及多层快速多极子方法进行了数值仿真.仿真结果表明这一计算方式是可行并可靠的.