基于法珀腔光纤传感器的光纤智能夹层的研究

法珀腔光纤传感器是一种适合于智能结构自诊断系统的光纤传感器.在理论分析了法珀腔光纤传感器的基础上,对一种模块化的光纤自诊断系统--光纤智能夹层进行了研究,并对基于光纤法珀腔传感器的光纤智能夹层试件进行了四点弯曲试验.结果表明,光纤智能夹层具有易于制作,使用方便等诸多特点;智能夹层中光纤法珀腔传感器的应变与载荷之间具有良好的线性关系.利用智能夹层中的光纤传感器网络和先进信息处理技术,可以建立结构损伤主动、在线和实时监测系统.     

基于空芯光纤的复合双腔光纤法珀盐度传感器

为实现高灵敏度的盐度测量,提出了一种基于空芯光纤的单模光纤–空芯光纤–单模光纤(SMF-HCF-SMF)复合双腔光纤法珀(F-P)盐度传感器.该传感器通过精密切割结合光纤熔接技术制备,结构小巧,工艺简单.通过HCF段空气腔与SMF段介质腔所对应的反射光谱干涉信号的振幅之比对盐度进行测量,可以有效剔除光源功率起伏以及其他...     

离散腔长变换解调光纤法珀应变传感器并联复用的研究

基于光纤法珀应变传感器的基本原理,阐述了两只光纤法珀应变传感器并联条件下的组合输出信号.讨论了离散腔长变换的方法用于复用组合输出光信号进行解调的原理.最后,通过计算机仿真和实验验证了此方法的可行性.     

光纤珐珀-光栅传感器通用解调系统研究

提出了用于光纤珐珀传感器(FFP)和光纤布拉格光栅传感器(FBG)的通用解调系统方案,研究了高精细度光纤珐珀可调滤波器(FFP-TF)对传感器的解调原理及系统的组成.初步实验结果表明本系统能够对上述两种传感器进行调解,FBG和FFP传感器的应变测量精度分别在0.5με和2με以下,是一种低成本、通用的解调系统.     

基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器

针对体内介入式医疗应用需求,提出一种基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器设计与制作方法。 通过理论分 析建立了适合超弹性体硅橡胶材料的 Mooney-Rivlin 力学仿真模型,对不同组分、厚度感压材料的受压变形状态进行了理论分 析,并获得优化的传感器材料及结构参数。 进一步提出微型光纤法珀压力传感器的制作方法,通过感压性能测试、温度影响测 试和体外血液压力测试,对比验证了不同参数传感器的感压性能。 结果表明,在感压材料直径 180 μm、厚度 250 μm 时,测压范 围 0~ 40 kPa 内传感器的压力灵敏度达到 154. 56 nm/ kPa,20℃ ~ 50℃大温度范围内引起的压力测量相对误差仅为 0. 36% ,温度 对压力测量的影响完全可忽略。 相比传统膜片式光纤压力传感器,基于超弹性体材料的微型光纤法珀压力传感器不仅尺寸小、 灵敏度高,还具有成本低、方便制作的技术优势。     

基于DSP的新型光纤法珀传感解调系统

利用光谱仪和PC搭建光纤法珀传感器解调系统简单、可靠，但存在体积大、测速慢等不足。为了解决这一问题，本文采用可调谐光纤法珀滤波器替代光谱仪，在DSP平台上进行了系统的搭建。在此基础上，进行了硬件和软件的设计，研制了一体化、便携式新型解调仪并进行了应变测量实验，实验结果证明了系统的可行性。     

工程化光纤光栅应变传感器的制作及其应用

分析了适用于动态应变测量的光纤光栅传感器所应满足的条件，并进行了相关实验。在实验的基础上，设计并制作了一种适用于工程化的光纤光栅动态应变传感器。对等强度水泥梁以及实际工程中的卢浦大桥等场合，用该光纤光栅应变传感器与传统的电阻应变片传感器进行了对比验证。实验结果表明，光纤光栅应变传感器具有很高的精度。     

光纤法布里-珀罗腔液位传感器

为了实现电不进油罐的目的,提出一种基于光纤法布里一珀罗(F-P)腔干涉仪原理的光纤液位传感器.它根据不同的液体高度产生不同的压强的原理实现液位测量.传感器产生的信号经放大、光电转换后,由单片机将数据处理显示.实验结果表明:光纤F-P腔传感器测量液住方法简单,并且精度较高.     

强度调制的光纤布拉格光栅磁场传感器

设计了一种基于光纤布拉格光栅啁啾效应的磁场传感器,导出了光纤布拉格光栅的反射谱带宽与磁感应强度的关系。传感器工作时,磁场中的圆盘形软铁受到通电螺旋管线圈磁场力的作用,引起矩形悬臂梁变形,从而导致粘贴在悬臂梁侧边的光纤布拉格光栅的反射光谱带宽发生变化;利用光谱分析仪,通过检测光纤布拉格光栅反射谱带宽的变化量,即可得到被测磁场磁感应强度的大小。当光谱分析仪的分辨率为0.001nm时,可测量磁感应强度为6~70mT。实验结果表明:该光纤布拉格光栅反射光谱带宽的变化量对温度变化不敏感,当温度从0℃变化到45℃时,3dB带宽的变化小于8pm。实验结果和理论分析一致,表明该方案切实可行。     

基于光纤布拉格光栅的化学传感器

除掉光纤布拉格光栅的包层,可以使它的布拉格波长对外界环境的折射率变化敏感。采用氢氟酸腐蚀掉光纤布拉格光栅的包层,获得了直径约为6 μm的布拉格光栅。实验研究了布拉格波长对化学溶液的浓度敏感性特征,结果表明:采用10 pm分辨率的光谱仪,丙二醇溶液在低浓度时的浓度分辨率为0.7%,在高浓度时的分辨率为0.32%;糖溶液在低浓度时的分辨率为0.55%,高浓度时为0.1%。采用商用的分辨率为1 pm的高精度波长解调系统,它们的分辨率可以提高一个数量级。     

激光位移传感器在自由曲面测量中的应用

以点激光位移传感器(HL-C211BE)为对象,研究它在自由曲面测量中的应用。针对激光位移传感器因测点倾角代入的测量误差,提出了一个可以量化的倾角误差模型。基于直射式点激光三角法原理,分析了激光光路的几何关系,从会聚光斑光能质心发生的偏移推导出倾角误差模型。随后,用高精度激光干涉仪和正弦规对激光位移传感器进行校对实验,并用误差模型对测量结果进行补偿。结果显示,补偿后激光位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将激光位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足激光位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。     

彩色CCD比色测温的修正方法

基于彩色CCD图像传感器的非接触式温度检测是一种新颖的高温检测方法,减少其测量误差具有重要意义.在介绍CCD测温原理的基础上,提出了标定修正的CCD比色测温方法,将CCD响应特性曲线的非理想性和信号转换等因素引入的测温误差归结到比色测温公式的K值中,再利用黑体炉对K值进行标定修正.实验结果表明,标定修正的CCD比色测温方法能有效减小测温误差,提高测温精度.     

钢水连续测温传感器动态测温的仿真研究

在分析钢水连续测温传感器传热过程的基础上,建立了传感器的二维轴对称非线性非稳态传热模型。采用有限元方法对钢水连续测温传感器的动态测温过程进行了仿真研究,并分析了传感器插入深度、热物性参数、预热温度、边界条件等因素对测温准确性和动态特性的影响。实验结果表明,仿真值与测量值相比最大误差小于5℃,所建模型是正确的。传感器的插入深度及其变化率对动态测温误差、测量响应速度,测温的准确性均有较大的影响,其最小插入深度应为250 mm。传感器动态测温误差随着热容或密度的增大而增大,随着导热系数的增大而减小。传感器初始预热温度每提高10℃,最大动态测温误差减小约5℃,响应时间缩短约2s。这些结果可为传感器的优化设计和实际使用提供理论依据。     

基于彩色CCD的比色测温校正方法

基于彩色CCD的比色测温技术是当前高温测量领域中的研究热点之一.被测物体的发射率随辐射波长变化以及CCD光谱响应特性非理想是该方法的主要误差来源.通过对比色测温原理和CCD成像原理的分析,提出了含有发射率校正系数和CCD响应带宽校正系数的比色测温公式,以减少CCD光谱响应特性非理想和被测辐射体发射率变化带来的测量误差.提出利用黑体炉实验标定CCD响应带宽校正系数a、b,利用现场实验标定发射率校正系数c.实验表明,本方法能有效地减小测温误差,具有较强的实用性.     

一种基于Kalman滤波算法的组合式温度传感器的研究

该文研究了一种基于Kalman滤波算法的组合式温度传感器。根据铂电阻和半导体热敏电阻在温度测量中的不同特性,设计了一种组合式温度传感器,并利用Kalman滤波算法进行综合数据处理。提出了基于Kalman滤波算法的组合式温度传感器模型,给出了静态测量和动态测量两种情况下的kalman滤波算法步骤,分析了Kalman滤波算法的参数设置。实验结果表明,该组合式温度传感器可有效提高测量结果的准确性和灵敏度。     

基于红外热像技术的喷油润滑齿轮齿面温度实验研究

齿轮的齿面温度与齿轮的多种失效形式有关,对齿轮温度进行快速、准确的测量对预测齿轮的失效与改进润滑系统的设计具有重要的实际意义。将红外热像技术应用于齿面温度的测量,提供了一种喷油润滑齿轮红外测温的方法;并在改装后的齿轮试验机上对不同工况下的齿轮齿面温度进行了测量,研究了喷油压力、扭矩载荷及转速对齿面温度的影响关系。     

The fibre optic sensor in the in-process measurement of surface roughness

In the paper, a NFF type fibre optic displacement sensor is proposed, which now has been adopted to measure surface roughness. The system with this sensor is designed to be suitable for in-process measurement, in which a Z8 single-chip microcomputer is matched. The whole system is supported by assembly programs and is automatic, intelligent and flexible. The output changes of the sensor are discussed respectively for several special cases, and some necessary measures are described for the real operational environments.     

用于遥测的新型水晶温度传感器

宽度弯曲模式音叉热敏新切型的新型水晶温度传感器具有高准确度、高稳定性、超高分辨力等优良特征.经测试,其分辨力可达10-3～10-5 ℃,灵敏度远远高于绝大多数温度传感器和温度计[3];其长期稳定性在1年内可达0.001～0.01 ℃.由于水晶温度传感器的输出是频率信号,抗干扰能力强(干扰信号可高达25db以上).配有RS485接口标准组成的局域网,可方便地构成远传及联网结构,解决了高精度区域性测试的难题.因此,在气象和海水温度测试中,具有广泛的应用前景.     

一种组合式温度传感器的研究

本文提出了一种组合式温度传感器的设计方法。将具有良好线性及稳定性的铂电阻和反应快速、灵敏度高的热敏电阻结合起来,用铂电阻作为测温的基准并不断标定热敏电阻,用热敏电阻测量温度的增量并作线性化处理,从而得到一种兼具了铂电阻传感器和热敏电阻传感器优点的组合式温度传感器。     

基于传热正反模型的动态测温方法研究

为减少热惯性温度传感器的动态测温误差,提出了基于传热模型和反演算法的动态测温方法,其实质是将求解被测对象的真实温度转化为一个优化问题.该方法首先建立温度传感器非线性非定常瞬态传热正模型和有限元求解方程,并进行实验验证.在此基础上,推导了瞬态传热一阶敏度计算公式,建立了温度传感器的非稳态反演传热模型,结合快速反演算法,反求作为边界条件的被测对象真实温度.将所提出的动态测温方法应用于具有内外两层套管、传热过程复杂的复合温度传感器.实验和仿真结果均表明,正向模型的仿真值与测量值相比最大误差小于5℃,反演求解的被测对象真实温度误差不超过1％,热响应时间由548 s缩短到106s.应用实例分析结果表明,所提出的动态测温方法具有较高的准确性和快速性.