光纤光栅交叉敏感解决方案研究

交叉敏感问题是光纤光栅传感中的关键问题。分析了交叉敏感问题存在的物理机制,系统介绍了几种较为典型的解决方案,并提出一种新型可实现温度自补偿的光纤光栅结构克服交叉敏感问题。     

光纤光栅传感测量中的交叉敏感机制及其解决方案

交叉敏感问题是光纤光栅传感技术的固有问题,本文从理论上分析了引起交叉敏感的物理机制,较为全面地介绍了几种主要的解决方案,并对其主要特点进行了简单的分析。     

光纤光栅传感器交叉敏感问题的研究

交叉敏感是光纤光栅固有的问题,已成为制约光纤光栅传感器在实用化等方面的关键问题,为此从光纤Bragg光栅应变、温度交叉敏感的物理机制出发,详细介绍了国内外多种关于交叉敏感问题的解决方案和各类方案的工作原理.     

光纤光栅传感检测中交叉敏感问题的研究

环境的温度与应力同时引起光纤光栅耦合波长移动,即存在温度应力交叉敏感问题,在光纤光栅传感器应用中必须实现温度和应力的区分测量.文章以交叉敏感的物理机制为出发点,从单一参量补偿、双参量区分补偿两个角度阐述并分析比较了国内外此问题解决方案的最新进展情况.     

光纤光栅传感器温度和应变交叉敏感的研究现状

从测量原理和实验装置上详细介绍了利用光纤光栅传感器区分测量温度和应力的两种解决方案:双波长矩阵运算法和双参量矩阵运算法。叙述了其主要工作原理,给出了图示说明,并对它们的优缺点进行了比较分析,为以后选取恰当的测量方法提供了依据。     

锥形光纤光栅传感器交叉敏感问题的仿真研究

利用单个光纤光栅传感器的锥形结构和必要的参数同时测量应力和温度。通过写入线性光纤并将其制成锥形结构,利用FBG(光纤布拉格光栅)的波长峰值和波形半峰值宽度来编码信息。FBG的半峰值宽度只依赖于应力,与温度的变化无关,利用这一特性,可以实现用单个光纤光栅解决应力和温度的交叉敏感问题。Matlab软件仿真结果表明,应力和温度的误差分别界定为±15.26με和±1.92℃。     

光纤光栅传感器交叉敏感问题解决方案

光纤光栅传感器温度和应变的交叉敏感问题是光纤传感研究的重点和难点。介绍交叉敏感产生的物理机理,然后从双波长矩阵法、双参量矩阵法和温度(应变)补偿法3种基本思想出发,介绍交叉敏感的解决办法,并分析各种方法的优缺点,以便于能够针对不同的应用环境选择最优的解决办法。     

光纤光栅的传感特性研究

光纤光栅传感技术较其它光纤传感技术有其独特的优点,使其更具有实用性。本文介绍了光纤光栅用于温度、应力传感的机理,并对传感系统中很重要的交叉敏感现象的解决进行了讨论。     

长周期光纤光栅温度传感器应变交叉敏感的研究

长周期光纤光栅是透射谱光栅,纤芯基模与同向各阶包层模发生耦合,谐振波长和幅值对外界环境的变化非常敏感,比传统布拉格光纤光栅具有更好的温度、应力、弯曲、扭曲、横向载荷、折射率等的传感特性.由于长周期光纤光栅对两个或者多个参量都是敏感的,当光纤光栅用于传感测量时,很难分辨出各个参量分别引起的被测量的变化,交叉敏感问题比布拉格光纤光栅严重的多.交叉敏感是光纤光栅传感中的关键问题.分析了目前较为典型的解决策略和方案,在此基础上提出了联系的思想和解决方案,提出并实验验证了一种解决长周期光纤光栅温度传感测量中应力与温度的交叉敏感问题.充分利用了LPFG温度与应变交叉敏感的现象,利用联系的思想,将应变对温度的负面干扰转变为正面的增敏.     

采用光纤光栅的温度和应力传感技术

光纤光栅传感技术较其它光纤传感技术有其独特的优点 ,使其更具有实用性。文中介绍了光纤光栅用于温度、应力传感的机理 ,并对传感系统中波长位移检测方案进行了讨论。     

避免温度交叉敏感的FBG非接触式磁耦合位移传感器

为了满足立式辊磨机磨盘与磨辊间的位移监测 需求,设计了 一种新型的可进行温度补偿并能提高测量精度的非接触式磁耦合光纤Bragg光栅(FBG)位移传 感器,完成了相关理论分析和 标定实验。测试结果表明:本文传感器的量程范围是1～12mm,位移 测量分辨率为1μm,重复性误差为2.6%, 回程误差为0.98%FS。未进行温度补偿前,温度对位移的影响为28.10pm/℃;温度补偿后, 温度对位移的影响为0.88pm/℃。本文研制的传感器可用于工程中非 接触条件下的位移测量。     

参考光栅法分离光纤光栅温度和应变的误差分析

依据光纤光栅布拉格方程,从理论上分析了光纤光栅应变和温度双参量同时测量时引起交叉敏感的物理机理;在利用参考光栅法分离温度和应变双参量时,对忽略FBG由于温度和应变的非线性以及交叉敏感引起的误差进行了分析计算,估计了忽略这些因素可能带来的误差．     

薄壁应变筒式光纤光栅压力传感器的研究

设计并制备了一种金属薄壁应变弹性筒式光纤光栅压力传感器,将FBG1和FBG2分别沿着轴向和周向粘贴在该结构内筒外壁上,FBG2用来测量压力,FBG1是温度补偿光栅.通过择优选取不锈钢(Cr18Ni9)材料作为基材,优化结构内筒径与内筒壁厚的比例,测得压强达到40 MPa,压力响应度达到0.033 nm/MPa,与普通的裸光纤光栅压力传感器相比较,增大了测量范嗣,提高厂响应度达11倍.实验结果表明,通过凋整传感器结构的参数,如基材和几何尺寸等,可以使该结构压力传感器满足不同的测量范围和响应度.     

光纤Bragg光栅应变、温度区分测量方法研究

分析了光纤Bragg光栅应变和温度交叉敏感的物理机制,将目前存在的多种解决方案归纳为三类,即:矩阵运算法、参考FBG法、采用两个包层直径不同的FBG法,并全面介绍了各种解决方案的原理及优缺点。     

基于双光纤光栅温度压力同时区分测量的研究

提出了一种基于薄壁圆柱壳体的压力温度同时区分测量的光纤Bragg光栅(FBG)传感器结构。将双FBG沿着轴向分别粘贴在壁厚度不均匀的柱体外表面,由于两个FBG受到温度影响而引起的波长漂移量是相同的,这时两光栅Bragg波长漂移量之差就完全取决于压力,从而实现对压力温度的区分测量。实验测得,在0～7MPa内传感器的压力响应灵敏度为0.073nm/MPa,在22.6～112.6℃内的温度灵敏度为0.037nm/℃,分别是裸FBG的24倍和3.7倍。结果也表明,这种传感器具有良好的线性度与可重复性。     

A modified dual-wavelength matrix calculation method

Fiber grating is an optical passive device which has been greatly developed in recent years.The largest application for fiber Bragg grating (FBG) is the fiber sensor.Cross-sensitivity of fiber grating sensor is the most important problem which has restricted the development of the fiber sensor.In this paper, we explain how the crosssensitivity problem is produced based on the basic principle, and we suggest a modification for the traditional dual-wavelength matrix calculation method, which is used to solve the cross-sensitivity problem.The modified calculation method has a higher accuracy than the traditional one.     

FBG温度传感器交叉敏感问题的研究

基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器的温度应变交叉敏感原理,提出了一种新型的高灵敏度FBG温度传感器封装方法,该封装方法通过在金属管内设置弹簧进行预应力封装,完全隔绝外界压力对FBG温度传感器测温的影响,可有效地解决温度和应变对FBG温度传感器交叉敏感的问题,同时提高FBG温度传感器的温度灵敏度。对封装后的光纤光栅温度传感器进行温度特性测试和温度应力交叉敏感测试实验,结果表明,传感器中心波长的变化仅由温度变化引起,不受压力变化的影响。另外,该传感器表现出较好的线性度和重复性,可以达到准确测量温度的目的。     

光纤光栅高压传感器封装技术实验研究

提出了一种基于弹性薄壁网筒的耐高压光纤光栅(FBG)压力传感器,推导了该传感器的波长与压力间的关系,得到了其压力响应灵敏度的解析式.分别对其用不锈钢和一种金属合金进行封装,并进行了对比实验研究,获得温度响应灵敏度分别为0.027 nm/℃和0.013 nm/℃,压力响应灵敏度分别为0.004 nm/MPa和0.013nm/MPa.本传感器的压力响应具有很好的线性,压力测量范围可达40 MPa以上,可应用于高压下物理量的传感测量.     

光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题分析

解决应变、温度的交叉敏感,实现应变、温度同时测量一直是光纤光栅传感器研究的关键问题,文章从其产生机理出发,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器。     

基于单片机的光纤光栅匹配解调系统

通过对光纤光栅匹配解调原理的研究,将AT89S52作为核心处理芯片,提出了一种基于单片机技术的光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)匹配解调系统.利用曲线拟合的方法对步进电机步数与波长偏移量的数据进行拟合计算,确定波长微小偏移量,实现光纤光栅解调的目的.给出了该方案软硬件设计,并对解调系统的发展前景进行了概述.