差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器,并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小,还可以判断参量的方向,且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明,通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽,大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器，并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小，还可以判断参量的方向，且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明，通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽，大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

一种新颖的光纤光栅应变与温度双参量传感器

提出了一种光纤微弯协助型光纤光栅(FBG)应变、温度双参量传感的新方案。通过特殊的传感器结构,FBG反射光的中心波长和光强受到应变与温度的调制,根据调制系数的不同,实现了应变与温度的同时测量。实验表明,本传感器有效解决了温度与应变的交叉敏感问题,而且线性响应度高(0．995),结构简单。     

基于杠杆原理的新型光纤光栅微位移传感器

设计了一种新型的光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。基于杠杆原理,通过自由设计不同的力臂长度满足各种测量要求,可以在不损毁光栅的情况下使光栅产生更加显著的应变;其封装不会产生啁啾,可以通过结构的级联实现传感器的复用进行多维多参量的测量。实验结果证明,在微测量范围0.00-0.20 mm内,该微位移传感器的灵敏度达到12.5 nm/mm,较其它梁臂或聚合物封装结构的传感器有很大提高。     

一种新颖的光纤Bragg光栅小电流传感器设计

利用光纤Bragg光栅的应变传感原理设计了一种新颖小电流传感器,通过检测光栅反射峰峰值波长的位移来实现小电流的检测.实验结果表明,室温下检测电流在10 mA～10 A范围内时,传感曲线具有良好的线性,且测量值与理论值较吻合.与微弯效应光纤电流传感器相比,该方案具有更好的稳定性和较高的精度.     

用于编织复合材料应变检测的光纤微弯传感器

研究了光纤微弯传感器在树脂基编织复合材料应变检测中的应用，将光纤编入三维四向编织碳／环氧复合材料试件中，构成微变传感器，并通过树脂传递模塑工艺成型，对编入试件光纤的性能参数进行了测试，并对在三点弯曲载荷下试件内部的应变进行了检测，实验结果表明，编入试件的微弯传感器可以经受编织工艺和成型工艺，该传感器具有一定的灵敏度和测量范围。     

光纤应变片的传感研究

本文设计了基于光纤应变片的光纤应变传感器,方法基于测量粘贴于其上的光纤弯曲损耗来获取应变量和形变量。通过微位移架上的位移测量实验与悬臂梁上的应变测量实验,结果表明该光纤应变片提供了同时适合于应变与形变的检测方式。值得一提的是,该光纤应变片的应变响应灵敏度优于电阻应变片的应变响应。     

缆索拉力光纤微弯传感器及其非线性补偿

缆索拉力监测对相关行业的安全生产具有重要意义。提出一种新型缆索拉力光纤微弯传感器,介绍了带有弹簧的传感器结构,给出了传感器力学传递函数关系式,通过对梯形弹簧的非线性特性分析,说明梯形弹簧可用于缆索拉力光纤微弯传感器的非线性补偿。实验测试结果表明,经过梯形弹簧非线性补偿的缆索拉力光纤传感器可以获得很好的线性响应。该缆索拉力光纤传感器可应用于电梯、塔吊、起重机、空中索道等场合的拉力监测。     

光纤光栅与法珀微腔温度应变双参量传感器

针对光纤应变传感器的温度-应变交叉敏感性问题,研究了一种结合光纤布拉格光栅(FBG)与法布里-珀罗(FP)微腔的光纤FBG-FP混合型温度应变双参量传感器。该传感器由两根垂直切割的单模光纤穿入一段石英毛细管(Glass capillary),并在石英毛细管两端固定制成,其中一根光纤端面附近预刻FBG,两根光纤端面间距为微米量级,构成FP微腔。处于自由悬空状态的FBG测量温度,FP微腔测量应变,并利用FBG的温度测量结果补偿温度对FP微腔的影响,从而有效解决光纤应变传感中的温度-应变交叉敏感性问题。成功制备了初始腔长为30.6μm的光纤FBG-FP混合型温度应变双参量传感器,温度与应变灵敏度分别达到了12 pm/℃和175.2 nm/με,并成功实现了应变测量的温度补偿。     

双包层光纤微弯传感器及其暗场检测技术研究

提出一种基于双包层光纤和耦合器的双包层光纤微弯传感器结构及暗场检测方法.通过理论和仿真分析,建立了双包层光纤弯曲损耗的理论模型;通过对光纤结构参数与传感器灵敏度关系的仿真,获得了实验用光纤最佳结构参数;理论和仿真分析了变形器的最佳周期、齿间距和齿数问题;对双包层光纤微弯传感器及其暗场检测方法进行了实验研究,结果显示,传感器输出光场与光纤形变之间有着较好的线性关系.     

混凝土表面式光纤光栅传感器应力传递规律研究

主要研究一种混凝土表面式的光纤光栅传感器的工作特性,应用光纤光栅的传感特性实现了对钢筋混凝土试件内部应变的测量,试件不仅就应用光纤光栅进行混凝土结构内部应变测量的技术、工艺进行研究,还对光纤光栅传感器进行了重复性实验,验证了其具有良好的一致性.同时,还考察了光纤光栅传感器的温度补偿问题,试验结果表明该方法具有较高的实用性.     

光纤光栅埋入后温度、应变解耦分析

光纤光栅传感器在现实应用中的一个主要问题是温度和应变的交叉敏感问题.介绍了光纤双光栅同步测量温度和应变的原理,设计了一个光纤双光栅温度、应变测量系统,对光纤双光栅的温度和应变传感性能进行了实验研究,结果表明光纤双光栅具有多参量同时测量的能力.     

基于锥形光纤和球形结构的双参量光纤传感器

本文设计了一款球-细芯-球结构的双参量光纤 传感器,再通过光纤拉锥,对光纤传感 器的折射率和轴向应变特性进行了前后对比,通过实验和理论分析可知,双球结构之间的细芯拉 锥后,对传感器的应变和锥部区域的折射率灵敏度影响较大。该实验结构简单,制作方便, 易于重复。该结构制作的双参量光纤传感器在拉锥后,锥部区域的折射率灵敏度比拉锥前提 高了两倍以上,达到50.53 nm/RIU,而轴向应变灵敏度也比拉锥前提 高了两倍左右,可达到 2.908 pm/με,实验结果基本符合理论推导。     

基于OFDR裸光纤表面粘贴式应变传递的分析及试验研究

分析了光纤传感器应变传递率的影响因素,进行了粘贴式光纤传感器等强度梁试验.光纤传感器监测结构材料中应变分布的能力取决于材料与光纤之间的键合特性.取粘贴长度和胶体剪切模量两个参数,研究了分布式光纤传感器应变传递的顶端效应.结果 表明:延长粘贴的光纤长度或提高胶体的剪切模量,可以使高应变传递段加长.工程应用中应选用剪切模量高的胶黏剂,粘贴长度应在粘贴测量段两端多粘贴5 cm,以保证测量段可以得到相对精确的应变结果.     

一种可重构型相移光纤光栅传感系统

为了实现对相移型光纤光栅传感器回波光谱中相移幅度、位置的精确控制,提出了一种利用机械微应变控制相移光纤光栅传感器的方法。该方法采用千分尺螺杆、应变梁、相移型光纤光栅、解调仪等组成。通过千分尺螺杆完成微应变控制,由梁将应变传递给PSFBG,从而使回波光谱变化,最终,构建光谱偏移量与微位移Δy的函数模型。通过应力加载实验,结果显示拉伸与压缩可以使PSFBG产生正相移和负相移,相移拟合曲线是线性的,综合拟合斜率为0.9914。该系统可通过梁弯曲微应变实现对相移的连续调谐,相移的大小可通过改变负载位移实现线性控制。该方法简单、精度高、控制范围大且无源,具有一定的应用价值。     

新型快速自修复光纤传感器的设计与性能

针对光纤微弯传感器在强扰动信号作用下,因光纤受损而丧失部分或全部功能的问题,进行了关于传感器自修复的研究.该传感器采用自制的具有良好光学、机械和粘接性能的短波光固化修复剂,将其注入预置有传感光纤的柔性空心纤维中,设计了一种可以实现在线自诊断和实时自修复的双窗口(长波检测、短波修复)智能光纤微弯传感器.对修复时间、修复效果进行了实验和分析.结果表明,该传感器自修复时间短,修复后机械和光学性能良好,并能实现多点修复.     

基于磁致伸缩棒的干涉型微纳光纤磁场传感器

提出了一种干涉型微纳光纤磁场传感器，由微纳光纤干涉仪和TbDyFe超磁致伸缩棒构成，单模光纤经过熔融拉锥形成双锥型微纳光纤干涉仪，与TbDyFe超磁致伸缩棒平行固定封装，磁场作用下磁致伸缩棒和微纳光纤干涉仪发生轴向应变，引起干涉谱的波长漂移，形成波长编码型的光纤磁场传感器。实验结果表明，相同应变特性的微纳光纤干涉仪，磁致伸缩棒直径越小，磁场灵敏度越高，直径为2 mm的TbDyFe磁致伸缩棒组成的光纤磁场传感器灵敏度可以达到0.178 nm/mT，该传感器结构简单，易于制备，成本低廉，响应快，可以实现微弱磁场的高灵敏探测。     

一种增敏型光纤光栅应变传感器的开发及应用

提出了一种基于两端夹持封装技术的光纤光栅应变传感器.该传感器具有应变放大机制,测量精度超过了裸光纤光栅,而且通过改变封装工艺参数可以调节应变传递率.这种传感器既可以埋入结构中也可以通过辅助构件构成夹持式传感器.利用万能试验机对该传感器进行了应变性能标定实验,研究了不同基体材料上传感器的应变灵敏特件,并与理论分析结果作了对比.这种光纤光栅应变传感器在高层大厦模型地震试验中进行了检测.试验结果表明,基于两端夹持封装技术光纤光栅传感器具有良好的灵敏度、低噪、牢固可靠以及测量长期稳定性好的优点,是动载环境下工作的结构长期安全监测的理想器件.     

光纤微弯压力传感器

利用微弯传感器和具有硬中心的小位移平膜片设计而成的光纤微弯压力传感器,可以用来测量气体或液体的压力。气体或液体的压力作用在平膜片上,使得平膜片的硬中心产生微小位移,通过微弯传感器使得光纤中传输光产生损耗。检测输出光的变化,经光电转换及放大,运算,调理电路,从而获得压力的大小。     

城墙型光纤应变传感器

本文在模体积失配效应与微弯原理的基础上，提出了一种新颖的城墙型式的光纤应变传感器，理论与实验结果表明传感器中传输光功率变化与应变之间近似为线性关系，且其可靠性高，重复性好，无迟滞现象。