一种十字型阵列的光纤光栅柔性力觉传感器

力觉是仿生体智能感知的重要内容,本文提出一种基于光纤布拉格光栅双层分布式阵列单元的力觉传感器,基于纤布拉格光栅的传感机理,设计了一种十字型光纤布拉格光栅阵列单元,埋置入聚合物材料中并进行了仿真分析,搭建力觉传感实验平台,完成了温度,压力和剪切力传感实验并进行了重复性分析。仿真和实验结果表明,该力觉传感器能实现力觉信息检测,并具有良好的线性度和重复性。FBG1和FBG2的温度灵敏度分别为13.3pm/ ℃和12.8pm/ ℃ 。FBG1和FBG2的正向压力灵敏度分别为0.0258nm/N和0.0284nm/N,百分误差平均值分别为2.77%和2.59%。FBG1x正向剪切力灵敏度为0.0536nm/N,百分误差平均值为 3.77%。该传感器有望应用于力觉传感领域,具有一定的应用价值。     

基于线阵图像传感器的光纤光栅传感解调技术

对比线阵CCD，CMOS图像传感器和InGaAs图像传感器的原理、特点和性能，提出了基于InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调技术，并设计了基于线阵InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调系统，而且通过计算机控制单独对应力和温度变化进行了测量实验，得到了理想的结果．基于线阵InGaAs图像传感器的解调系统不但测量精度和分辨率很高，而且基本上实现了光纤光栅传感的智能化，为光纤光栅传感的工业化奠定了基础，具有很好的应用前景.     

光纤光栅索力传感器的设计与分析

基于光纤光栅的传感原理和均匀轴向应力作用下光纤光栅的传感模型,分析了引起光纤光栅轴向灵敏度变化的两个因素--弹光效应和光纤芯径变化引起的波导效应,并绘制了其变化曲线.通过选择合适的弹性体,研制出一种光纤光栅索力传感器,最后,给出了该传感实验系统的实验结果,与传统索力传感器相比,该传感器具有更好的稳定性和更高的精度.     

基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

一种新型的光纤光栅涡街流量传感器

采用电子滤波技术、涡街流量传感技术提出了一种不受温度影响的光纤光栅流量测量系统.通过利用光纤光栅作为敏感元件,解决了传统电流量计的本征安全问题.对涡街流量传感信号的特点进行了理论分析,并采用相应的电子滤波技术,从而避免了光纤光栅传感的温度交叉敏感问题.实验验证该传感器的量程达到25 L/min,精度为±0.5%F.S.理论分析和实验结果表明,该传感系统具有温度不敏感、本征安全、量程大和精度高等优点.     

基于温控Bragg光栅滤波器的光纤Bragg光栅动态应变传感系统

描述了一种基于温控光纤光栅解调的光纤光栅动态高精度应力测量系统.传感光纤光栅的Bragg反射光受到动态应力调制,反射光其后入射到温控光纤光栅滤波器,传感系统通过测量温控光纤光栅的透射光强变化实现了动态应力解调.温控调节温控光纤光栅,使传感系统始终处于透射光强对应力变化最敏感的最佳状态.利用光纤光栅滤波器的大斜率特性,实现了高动态精度的动态应力传感.以简支梁的自由振动作为研究对象,在有效探测简支梁带宽为1～3 200 Hz的谐振频率范围内获得了高达6.7×10-10ε/Hz1/2的动态应力测量精度.     

提高光纤光栅应变传感和振动传感测量精度的一种方法

采用匹配的双光纤光栅组成传感头和采用匹配的光纤光栅组成检测光路,使应变、振动引起的波长移位放大了一倍,从而使这种传感器的测量精度提高一倍。     

提高Bragg光栅解调系统精度的拟合算法

为了在自主研发设备的基础上,从软件算法上提高光纤光栅传感解调系统的精度,利用装有标准光纤光栅阵列的解调系统,提出一种动态曲线拟合方法。这一算法基于拉格朗日公式的,并选取3个点作近似的拉格朗日曲线拟合,其中一个点可根据实验数据人为设置及调整,从而得到精确的拟合曲线。传感光栅的反射或透射波长测量误差≤±7 pm,提高了光纤光栅传感解调系统的精度。     

线双折射对光纤光栅磁场传感器性能影响的理论分析

本文介绍了基于偏振效应的光纤光栅磁场传感器的工作机理。利用光纤光栅的偏振效应测量磁场可以克服以前传统测量磁场使用磁致伸缩材料不适合测量瞬态磁场的缺点,而且在传感头的设计上能够更加灵活。在传感头设计中,由于光纤本身存在的线双折射会对测量结果带来影响,为了明确双折射对光纤光栅磁场性能的影响,提高测量系统的准确爱,文中利用琼斯矩阵对光纤固有线双折射对传感器的测量特性的影响进行了理论推导和仿真分析,分别对稳态磁场和瞬态磁场受双折射的影响进行了仿真分析,为基于偏振效应的光纤光栅磁场传感器下一步实验研究提供了理论参考。     

光纤光栅液位传感技术研究

介绍了一种新型光纤光栅传感器的在液位测量方面的应用.随着外界应力的变化,光纤光栅的Bragg中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种精密的用光纤光栅作为敏感元件测量液面高度的方法,其灵敏度可达0.036 mm/pm,最后分析了系统中的关键环节.     

基于短栅区光纤光栅传感器的油气管线腐蚀在线监测系统研究

基于短栅区光纤光栅传感器设计了一种油气管线腐蚀在线监测系统。对应油气管线外表面周向非线性应变,该系统可以测量油气管线腐蚀缺陷,保障管线安全运行。通过对管线圆柱型腐蚀缺陷周向应变特性及光纤光栅应变传感模型的理论分析,设计了3mm短栅区光纤光栅的应变传感阵列,并在模拟油气管道上验证了测量圆柱型缺陷表面周向非线性应变的可行性。结合波分复用、时分复用技术及光纤光栅解调系统可以组成解调7×7个应变及1个温度补偿共计50个光纤光栅传感器的在线监测系统。该系统已应用于中海油渤南龙口天然气终端处理厂,监测结果表明该在线监测系统稳定可靠,是监测油气管线腐蚀状况,保障管线安全运行的一种有效可靠方法。     

光栅阵列测振系统研究

针对传统光纤振动传感器信噪比低、噪音大、灵敏度低或者监测距离短等问题,设计了一种光栅阵列振动传感系统,系统以一系列弱反射光栅传感器为敏感单元,利用波分复用技术对光栅传感器进行传感网络的组建,利用双脉冲调制的方法,还原了振动信号,在工程应用中,该系统能对入侵行为进行实时监控,并能快速、有效地确定入侵信号,具有较高的灵敏度,并在一定程度上排除了环境干扰,有利于在大区域,长距离的监控领域获得应用。     

基于压力式光纤液位传感器的变压器油高度监测系统

针对传统电力变压器绝缘油位测量的局限性,提出一种压力式光纤液位传感器的变压器绝缘油位监测系统.系统采用压力式光纤液位传感器作为绝缘油位的传感器件,该传感器对光源强度变化、光纤传输过程中的光功率损耗具有光强起伏补偿功能;以数字信号处理器TMS320F2812为处理和控制核心,实现对变压器油位的无人实时在线监测.分析了油位...     

光纤光栅传感技术的原理与应用

简要介绍了光纤光栅传感技术的基本原理：通过测量波长的漂移实现对被测量的检测；介绍了光纤光栅所具备的传统光纤传感器所没有的特点：自定标和易于在同一根光纤内集成多个传感器复用；以及光纤光栅在高精度测温领域、高分辨率应变测量领域、高分辨率液位测量领域三大方面的应用。     

光纤光栅传感技术的原理与应用

简要介绍了光纤光栅传感技术的基本原理:通过测量波长的漂移实现对被测量的检测;介绍了光纤光栅所具备的传统光纤传感器所没有的特点:自定标和易于在同一根光纤内集成多个传感器复用;以及光纤光栅在高精度测温领域、高分辨率应变测量领域、高分辨率液位测量领域三大方面的应用.     

基于ZnO薄膜光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器

ZnO薄膜具备吸收光谱的温变特性,可有效促进光纤布拉格光栅传感器的工作性能。因此设计了基于ZnO薄膜光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器,选用高纯度的ZnO靶材在多功能多元镀膜系统,通过Haruo Takashashi构建计算模型,设计具有光学温变特性的光纤布拉格光栅传感器。其中温度传感头通过将制备好的ZnO薄膜镀于蓝宝石三棱镜斜边面上,结合蓝宝石三棱镜、凸透镜以及光纤面,加强光源利用率,实现光纤布拉格光栅传感器的设计。实验结果表明,所设计的光纤布拉格光栅传感器的波长漂移量会随着ZnO薄膜热膨胀系数不断提高而增加,ZnO薄膜等效折射率大的波长漂移量要比等效折射率小的低,对比多种传感器性能后,发现所设计的传感器温测范围广、响应时间短、测量精准度高。     

基于光纤自适应耦合和自调谐的光纤光栅传感系统设计

针对光纤光栅传感系统应用中面临的应变弱和可靠性不稳定等问题,研究并设计了一种基于自适应耦合切换和自调谐光纤光栅传感系统;主要从事首先,基于光纤光栅的波长边化特点和多耦合特性设计了自适应耦合功能器件,并依据波长交叉点特性建立了长-短周期切换算法,然后考虑了波长对工作电压和耦合周期的影响特点,设计了支持自调谐功能的光纤光栅传感器及其调谐算法,最后给出了具有自适应多耦合切换和自调谐功能的光纤光栅传感系统;主要从事实验表明,在检测精度、抗干涉能力和应变能力等方面,所提方案表现出了明显优势.     

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的小电流传感器,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.     

基于USB的分布式液位监测系统

为实现集散式液位监测,设计了一种新型基于USB的光纤传感检测系统.系统利用强度补偿反射式光纤位移传感器和单片机完成多点液位信号的采集和数据处理.通过USB接口与PC机进行短距离高速数据通信,实现多处液位集中实时监测和超限报警.实验表明,本系统具有易于扩展、实时性强、精度高、本质安全等特点,有较高应用价值.     

一种车窗防夹光纤传感系统

提出一种车窗防夹的多模光纤传感系统, 该系统安装在车窗框内,并基于斑纹图样的变化来获得信号.斑纹图样的变化被光电传感器阵列测量,其传感信号经过A/D转换器送进计算机内进行处理,然后,驱动车窗马达进行相应的动作.实验结果表明:该系统工作良好.