FBG智能传感器及其在土木工程中的应用研究

光纤光栅传感器已经越来越得到土木工程界的认可,并应用到了实际工程.针对大型土木工程结构长期健康监测的变形监测需要,在光纤光栅传输理论的基础上,分析了光纤光栅应变与温度传感特性以及光纤光栅应变传感的温度补偿原理和方法;研制开发出满足工程应用的光纤光栅封装传感器、FRP-OFBG复合智能筋、光纤光栅智能拉索;此外,考虑传感器开发和工程应用的需要,研究了光纤光栅应变传感的界面传递机理和误差修正.最后,建立了光纤光栅智能监测系统,并成功地将光纤光栅传感器应用到实际桥梁结构的施工与运营监测.     

济宁梁济运河大桥实时监测系统研究

以济宁梁济运河大桥为工程背景,采用可进行长期稳定监测的光纤传感器,并结合多种光纤传感技术,部署传感器网络式分布结构。本系统建立了实用的安全评估及预警系统,模拟实时监测系统实际工作状态,实现了点面结合的大桥实时监测,具有数据自动采集、传输、存储、分析、远程监控与预警等功能,提高了大桥综合监测效率,基本满足大跨度桥实时监测需求。     

一种简易测试光纤光栅应变测量系统的方法

针对光纤光栅应变测量系统应用测试问题,基于悬臂等强度梁应变实验,对比理论计算、光纤光栅应变传感器及电阻应变片的三种应变测量方法,得出光纤光栅应变测量系统具有较好的可靠性和准确性。以国外可靠光纤光栅应变测量系统为参照,提出了简易测量光纤光栅应变传感器和光纤光栅传感分析仪性能的方法。针对准分布式监测问题,主要分析了光分路器对光纤光栅传感应变测量的影响。上述分析为光纤光栅应变测量系统在工程中的应用提供充分依据。     

保偏微结构光纤光栅 F-P腔折射率传感特性分析

针对提高光纤光栅折射率传感器抗干扰能力以及增加反射率的需求,本文提出了一种基于Fabry-Perot腔的保偏微结构光纤(PM-MOF)布拉格光栅折射率传感器.根据传榆矩阵法和有限元方法,分析了微结构光纤光栅F-P腔中被测物折射率与F-P腔反射谱中两个偏振模谐振波长差的关系,在此基础上讨论了中心孔直径、F-P腔长度等参数对传输特性的影响.研究结果表明,随着空气孔中填充物折射率的增加,保偏微结构光纤光栅F-P腔的两个偏振态的谐振波长差将逐渐减小;F-P腔的干涉作用使反射率较单个光栅有很大提高,便于长距离传输和实时解调;两个偏振模对外界干扰具有相似的响应,因此该传感器具有更强的抗干扰能力.本文研究结果为保偏微结构光纤光栅在折射率传感器及其生物传感器方面的应用提供了理论依据.     

基于LabVIEW的光纤光栅传感监测软件

基于Lab VIEW的光纤光栅传感监测软件,可以实现数据采集、存储、显示和报警等功能。该软件界面清晰易懂、使用方便、功能扩展性强、运行稳定,可以在安全监测方面发挥重要的作用,同时推进了光纤光栅传感器在生活中的应用。     

基于双折射效应的光纤光栅称重方法研究

与通常的光纤光栅传感器原理不同,本文基于光纤在外界径向载荷作用下产生的双折射效应为原理,建立了一套简单的称重实验装置,并对其检测原理进行了详细的分析。实验表明,这种光纤光栅称重传感器适合大载荷情况的重量检测问题,特别适合于公路计重收费系统中对车辆载重的监测领域,其称重灵敏度可达5kg。     

光纤光栅技术在煤矿安全生产中的应用

目前光纤传感技术应用于矿井安全监控领域以弥补传统传感器存在测量精度低、稳定可靠性差、易腐蚀和易受电磁干扰等不足。本文介绍了光纤光栅传感原理,讨论了光纤光栅传感技术在煤岩动力灾害、矿井水灾和火灾的应用。研究结果表明光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、测量精度高、易于传输、准分布式测量等特点,在煤矿生产中具有广泛的应用前景。     

混凝土结构的光纤光栅智能监测技术

根据混凝土结构的内部应变监测需要，提出了光纤光栅管式封装应变传感器，并对其传感特性进行了研究；探讨了光纤布拉格光栅传感元件在混凝土结构中的布设工艺，并用光纤光栅监测了水泥净浆的固化过程；用管式封装光纤光栅与裸光栅对钢筋温凝土梁进行了应变监测；最后将光纤光栅传感器成功地应用于黑大公路大桥。     

根键式桥墩的光纤光栅传感网络应用研究

论述了光纤光栅传感网络在根键式桥墩应变分布实验测量中的应用研究。根据对桥墩应变点分布情况的有限元法分析,在大桥成桥过程中成功地布置了相适应的光纤光栅传感网络。传感网络共分10层,每层布置8个光纤光栅应变传感器和1个温度传感器,布设的传感器在桥墩的静载荷实验过程中监测结构层的状态。监测结果表明：所布设的光纤光栅传感网络在桥墩12次加载,每次载荷2352kN（240t）的过程中,能正确反映桥墩结构层面的变化,为桥梁的安全载荷运营提供了可靠的依据。     

啁啾莫尔光纤光栅的多层薄膜分析新方法

将啁啾莫尔光纤光栅看成一多层薄膜体系,每层薄膜用界面传输矩阵和膜层传输矩阵表示,将每层的传输矩阵相乘后得到光栅的传输谱。数值计算结果表明,啁啾莫尔光纤光栅的传输谱的通道数取决于啁啾莫尔光纤光栅的长度、两线性啁啾光栅的中心波长的差值;通道间隔和带宽取决于光栅的啁啾系数和折射率调制幅度。该模型的精度满足设计要求。     

光纤电压传感器的系统硬件设计

光纤电压传感器系统的硬件设计是传感器的重要组成部分,其设计的好坏直接关系到系统安全、可靠地运行。鉴于此,本文主要就光纤电压传感器模拟系统的硬件电路设计和制作进行了探讨。     

基于反向耦合模原理光栅的薄膜模型研究

提出了将Round方法与薄膜理论相结合的多层薄膜模型,将光纤光栅看成一多层薄膜体系,每层薄膜用界面传输矩阵和膜层传输矩阵表示,将每层的传输矩阵相乘后得到光栅的总传输矩阵,用它分析了基于反向耦合模原理的各光纤光栅。数值计算结果表明,该模型计算方法简单,而且和耦合模理论吻合得很好,可以用此模型来分析光纤光栅的各种参数对光栅的影响。     

变压器绕组热点温度监测技术的研究

设计基于光纤布拉格光栅(FBG)的温度监测系统,实现对变压器绕组热点温度的实时监测.介绍光纤光栅的测温原理,并利用Ansys中的Maxwell和Fluent模块对变压器的电磁场-流体场-温度场进行仿真,得到热点的具体信息,以便在实际测量时,合理放置光纤光栅传感器的位置.使用FBGA解调模块对检测到的光信号进行处理,完成...     

光纤光栅和分布式光纤传感器监测系统研究对比分析及在管廊工程中应用建议

本文介绍了当前国内应用最广泛的结构监测系统,对光纤光栅和分布式光纤传感器监测系统研究对比分析,并给出了光纤光栅传感监测系统在管廊工程中应用建议。     

LPG在复合材料实时监测中的应用研究

树脂传递模塑工艺能制造出高质量和形状复杂的复合材料,目前已广泛地应用于舰船、航空航天、国内各工业等领域.在线监测在RTM中是关键环节,可以实时控制最终产品质量.作为一种新型的光纤实时传感系统,长周期光纤光栅传感器受到了越来越多的关注,本工作采用长周期光纤光栅传感器监测RTM工艺的流动前沿,详细地研究了各种工艺条件对LPFG损耗波峰的影响,探讨了LPFG在RTM工艺中的应用情况.     

一种用于低频测量的光纤光栅振动传感器

利用光纤光栅敏感技术,设计了一种用于低频测量的光纤光栅振动传感器.该传感器采用了等强度悬臂梁作为振动传感元件,并在等强度悬臂梁的上下双面优化布置性能匹配的两个光纤光栅,一个为振动敏感测量光栅,另一个为信号匹配滤波解调光栅.该结构设计可以补偿温度的不利影响,同时也提高了传感器信号检测的灵敏度.实测结果表明,该传感器可以用于25 Hz以下的低频目标的振动测量.     

改进型双光栅矩阵运算光纤光栅传感器

在光纤光栅传感器的应用中一直存在着交叉敏感问题,必须采取各种措施进行补偿或区分。 在悬臂梁的上下两面分别粘贴光纤光栅,通过分别测量这两个光栅的波长位移的改进型双光栅矩阵运算法来克服交叉敏感问题。该方法只需要一套光源和检测系统,装置简单,具有较低的成本和实际应用前景。     

光纤光栅(FBG)传感技术及其应用

目的　综述光纤光栅传感器的原理和应用 .方法　分析了光纤光栅传感器在温度和应力测试中的应用 .结果与结论　光纤传感器的应用方兴未艾 ,具有广泛的应用前景     

光纤光栅传感器应变传递影响参数研究

当光纤光栅传感器埋设在结构中或粘贴于结构表面后,由于中间层的存在使结构的真实应变和光纤光栅传感器所测得的应变之间存在一个传递系数。在已有的应变传递理论的基础上,经过分析得出影响光纤光栅传感器应变传递的主要因素,它们是光纤光栅传感器的长度、中间层的厚度、弹性模量和泊松比。结果表明,光纤光栅传感器平均应变传递随着传感器长度的增加而升高,随着中间层厚度的增大而降低,随着中间层的弹性模量的增加而增大;中间层的泊松比对平均应变传递率的影响很小,在设计中可以忽略。     

光纤光栅监测缠绕复合材料与铝板界面的固化应变

树脂基复合材料经常与金属材料固化在一起使用。用缠绕方法制备了复合材料单向板, 将光纤布拉格光栅(FBG) 埋入复合材料与铝板之间, 监测两种不同的材料在固化过程中界面的性质, 并与复合材料内部的监测结果相比较。监测结果表明, 光纤布拉格光栅准确地监测到了复合材料固化过程的温度历程, 复合材料内部、铝板和复合材料的界面在固化过程中和固化后应变存在着明显的差异。光纤光栅传感器为两种不同材料之间的固化监测提供了工具, 对界面性质的分析提供了新方法。