EFPI-FBG复合光纤传感器高温大应变试验研究

由于缺乏航空发动机/燃气轮机服役环境下叶片温度、应变有效性检测的技术与装置，所以工作叶片的温度环境、载荷环境和应变分布等关键数据的缺失是故障检修工作中的最大困难之一。采用非本征型法布里-珀罗(Extrinsic Farby Perot Interferometric,EFPI)与光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术，研制了一种基于单模光纤的EFPI FBG复合光纤传感器及其解调设备。通过搭建高温拉伸试验平台，开展了基于DZ125材料试件的复合光纤传感器高温、大应变测量的性能测试。试验结果表明：复合光纤传感器的工作温度范围为26 ℃~1 100 ℃，温度测量精度不超过全量程的5%，分辨率为0.066 ℃；F-P传感器的应变测量范围为0~19 468 με，在1 100 ℃下的相对误差为1.96%，分辨率为0.053 με。     

Assessment of hydraulic performance and fouling control caused by pulse flow in hollow fiber membrane module

To shed light on the effect of pulse flow on shear force and membrane fouling, the pulse frequency and flow velocity based on fiber Bragg grating (FBG) sensing technology were studied. The results show that there is a threshold for this synergy between the pulse frequency and flow velocity, which forms more easily at a high pulse frequency and low flow velocity. Moreover, the transition from pulse flow to continuous flow affects the shear force distribution with the membrane module height. Besides, at the same volumetric flow, Re gradually reaches a plateau as the pulse frequency increases from 1 to 5 Hz, and the membrane fouling control has a better flux recovery, which can reach a maximum of 28.89%. Finally, the results also show that the combined effect of high pulse frequency and low flow velocity would be higher than that of low pulse frequency and high flow velocity.     

光纤布拉格光栅水下钢筋腐蚀传感器

基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的预应力释放和应变测量原理,提出了一种用于水下钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀监测的FBG钢筋腐蚀传感器。传感器以两根FBG为核心元件,将FBG-1预拉后紧密缠绕、固定于精细加工过的钢筋件表面,用于监测腐蚀产物流失导致的预应力松弛;将FBG-2安装于钢筋件的轴向通孔中,作为温度补偿器用于消除FBG-1的温度交叉敏感效应。为了提高传感器的成活率,将传感器封装在砂浆中,并且推导了被测钢筋件的质量腐蚀率计算公式。通过电化学加速腐蚀实验研究了传感器的工作性能,通过监测FBG的波长变化来测量钢筋的腐蚀程度。实验结果表明,FBG钢筋腐蚀传感器可以监测水下钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀,并且具有较大的测量范围、较高的灵敏度和稳定性,适用于港口码头、桥墩、水坝、蓄水池等钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀监测。     

基于FBG传感器的光伏电站箱变设备的温度监测

针对光伏电站箱变设备在运行过程中的产热问题,基于光纤布拉格光栅传感技术,设计了温度在线实时监测系统,实现了对箱变进线柜中变压器、输电线缆接头、箱体壳等11处关键点温度的在线实时监测.对监测所得结果,分析了24 h的温度数据,很好的反应了监测点的温度变化情况,所得温度数据,可用于进一步开发保护预警系统.与传统测量方法相比,光纤布拉格光栅传感技术具有绝缘、耐高压、抗电磁干扰能力强等优点,并可应用于不同电学环境的温度监测.     

基于非线性GA算法的动态P模型的参数辨识与验证

针对现有的GMM-FBG电流传感器的磁滞非线性问题,提出了一种改进的动态Preisach磁滞模型。采用非线性遗传算法对改进动态Preisach磁滞数学模型进行参数辨识,提高了动态磁滞曲线的预测精度。运用改进动态Preisach模型对GMMFBG电流传感器进行建模及实验验证,实验及仿真结果表明该模型具有较好的预测性,预测误差在3.0%以内。经过磁滞补偿使得传感系统电流的测量灵敏度达到0.050 nm/A。     

基于光纤光栅的GIS导体温度巡检方法与装置

针对GIS设备导体温度监测和回路过热性故障预防,在分析光纤光栅测温原理和成像解调技术的基础上,提出了一种基于光纤光栅温度传感网络的GIS导体温度巡检方案。通过现场温升试验建立了GIS导体温度测量模型并根据相关标准制定了GIS导体温度过热性故障判据。研制了可应用于不同GIS母线温度测量的便携式巡检装置,设计了温度巡检装置的硬件系统和软件系统。现场实验表明该设备工作稳定,测温精度高,对于保障GIS设备的安全稳定运行具有现实意义。     

一种基于OPM和FBG滤波器的新型双工ROF系统

提出了一种采用光相位调制器(OPM)和光纤布 拉格光栅(FBG)滤波器实现的双向光纤无线通信(ROF)系统。在中心站,系统采用OPM和FBG滤波器产生抑制一阶边带的多边带光信号 ,而2.5Gbit/s 的下行链路信号只调制在中心光载波上同时经过光纤进行传输。在基站,未被调制的边带信 号用来重新调 制上行链路信号。建立了产生光载毫米波的理论模型,分析了光纤色散导致的相位影响,并 通过仿真实验 验证了系统的可行性。结果显示,经过60km光纤传输后,上、下行 链路信号的眼图都清晰可见,上行链 路功率代价小于0.2dB,下行链路功率代价小于1.8dB,系统具有较好的抗色散能力。     

一种新型具有温度补偿功能的光纤光栅交流电流互感器

为了消除温度对实现电流测量的影响,提出了一种具有温度补偿 功能的光纤Bragg光栅(FBG)交流电流互感器。利用两个FBG和超磁致伸缩材料(GMM)组成的 传感单元分别放置在两个相邻对称的铁磁回中,并加上两个方向相反的直流偏置磁场,利用 匹配检测方法对两只FBG进行解调,实现交流的测量。测量结果表明,在温度的影响下,系 统的静态工作点几乎未发生变化,在线性区测得最大电流为93.78A , 可获得1.68%的满量程精度。这种FBG电流传感器不仅可以测量交流电 流,也可以实现直流电流的测量。     

基于FPGA的时延辅助定位FBG传感系统的研究与设计

由于受光源谱宽和光纤Bragg光栅传感波长移动范 围的限制,FBG传感系统中可复用的FBG数量 受到很大限制。为了解决这种限制问题,提出通过传感信号的时间延迟对传感FBG进行定位 的方法。 设计出基于FPGA的时延辅助定位FBG传感系统,用Fabry-Peror(F-P)腔和时延定位结合的 方式对传感信息进 行解调,用FPGA进行数据处理。搭建了实验系统,进行了简单的实验。实验结果表明, 本文系统增加可复用FBG数量的方法实用性强,精度高。     

基于啁啾相移FBG的宽调谐单通带微波光子滤波器

为扩大单通带微波光子滤波器(MPF)的可调谐 范围,提出了一种基于啁啾相移光纤光栅(PS-FBG) 的宽调谐单通带MPF。首先对普通PS-FBG的反射谱和基于普通PS-FBG的单通带MPF频率响应 进行了理 论和实验研究;然后,采用传输矩阵方法分析了啁啾PS-FBG的相移量、折射率调制深度以 及相移点位置 对其反射谱特性的影响,进而分析了对基于啁啾PS-FBG的单通带MPF频率响应的影响。结果 表明,调节可调谐激光 源的波长,可实现单通带频率的可调;相对于普通PS-FBG,啁啾PS-FBG扩大了反射谱带宽 ,从而单通带MPF扩大了可调谐范围。适当设计啁啾PS-FBG的相移点的位置,可以使单通带M PF的可调谐范围进一步增加。