光纤布拉格光栅的封装研究

研发光纤布拉格光栅应变增敏新材料，探索新型、实用的封装技术，一直是光纤传感领域具有实际应用价值的课题。南开大学现代光学研究所的王跃等研究人员提出了一种基于光纤布拉格光栅的半金属管封装方案。     

一种新型光纤布拉格光栅气体泄漏检测传感器

提出了一种新颖的基于光纤自加热效应的气体泄漏检测用传感器,不仅可对管道连接处等易发生泄漏的部位进行实时监测,还可提供定量的有关管道泄漏速度的数据。泄露到光纤外部的泵浦光能被附着在光纤光栅外部的金属涂敷层吸收,导致温度上升,改变了光栅的栅格周期,进而影响了光栅的谐振波长。当有气流通过光纤光栅时,由于热量被带走,导致光纤光栅温度变化,通过监测谐振波长的改变即可求得气体的泄漏速度。为简化信号解调方法,利用长周期光纤光栅的边沿滤波器特性,实现光纤光栅传感波长的解调。实验通过控制CO2的流速,证实了该方法的可行性。     

基于光纤布拉格光栅湿度传感器的研究

文章基于光纤布拉格光栅对温度、湿度等敏感的基础上,分析了以聚酰亚胺（PI）薄膜为湿敏涂层,当湿度变化时,由于涂层的膨胀,导致光纤布拉格光栅产生应变,从而对湿度传感。理论分析与实验证明,光纤布拉格光栅湿度传感器是一种性能良好的湿度传感器。     

光纤布拉格光栅的半金属管封装及挠度实验研究

本文提出了一种基于光纤布拉格光栅的半金属管封装方案 ,利用标准悬臂梁进行了挠度试验测量 .结果表明 ,用半金属管封装技术可以使光纤光栅感测的实验值更接近理论计算值 .封装后的实验测量值可达到理论值的94 %以上 ,FBG的挠度传感灵敏度约为± 0 .0 2 ,其对称性亦很好 ,线性拟合度分别达到 0 .995 8和 0 .9977.     

基于光纤布拉格光栅的飞机装配应变检测

飞机装配是航空制造中相当重要的一个环节,其工作量大,装配周期长,在很大程度上决定了飞机的整体质量。针对在装配过程中,由于操作及工艺等方面的原因从而使得装配体产生局部应变影响飞机稳定工作的问题。提出了一种基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating ,FBG)的飞机装配应变检测方法,对FBG进行封装标定,标定灵敏度为0.35 pm/με ,拟合方程线性度高于0.99;将封装后的FBG布设于装配体关键部位,利用FBG解调系统得出其中心波长在装配过程中的变化;设计了一种基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)与奇异谱分析(Singular Spectrum Analysis, SSA)的改进算法,对装配信号中的噪声与振动信号进行剥除,提取有效的应变信号,最终实现了飞机装配中局部应变的检测。     

基于光纤布拉格光栅的微波光子信号处理

由于有效利用了光子技术的优点,微波光子技术克服了传统微波系统中的一些瓶颈,从而提高已有系统性能,甚至开发出了全新的系统应用。很多光子器件已经被用在微波光子系统中,光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating, FBG）就是其中一种非常重要的全光纤器件。由于具有灵活的频谱响应特性、损耗低、质量轻、结构紧凑、以及与其他光纤器件耦合性好等独特的优势,光纤布拉格光栅已经成为了微波光子信号处理系统中的关键组件之一。本文主要介绍了近年来光纤布拉格光栅在微波光子信号处理应用中的最新进展,重点讨论的主要应用包括微波光子滤波器,微波任意波形产生,微波频谱感知以及光纤光栅传感器实时解调。最后,本文还讨论了在微波光子系统中应用光纤布拉格光栅的局限性及可能的解决方案。     

用单光纤布拉格光栅实现应力和温度同时测量

本文提出一种新型的基于光纤布拉格光栅的传感器,实现应力和温度同时测量。将一个布拉格光栅刻写在掺铒／钇光纤上,利用掺铒／钇光纤放大器的自发放大发射能与温度的线性关系来确定温度的变化,通过测量布拉格光栅波长的偏移来确定应力的数值。用法布里－珀罗可调谐滤光器接收信息,可实现应力和温度的分离,实验获得的应力和温度的测量范围分别为0－1400με和45－180℃。     

用闪耀光栅解调的光纤光栅测量振动系统

介绍了用闪耀光栅解调的光纤光栅振动监测系统的设计及解调的原理。初步实验研究表明:在固定的频率下,检测振动振幅与振动信号特性吻合得很好,而且成功的将振动信号和温度信号分离。     

双反射峰光纤布拉格光栅调谐与传感研究

介绍了一种基于光纤光栅封装技术的双Bragg波长调谐及传感方案。封装光栅使之产生双反射峰,一个峰对应力更敏感,便于应力调谐,另一个则被温度增敏,更适用于温度调谐。应力调谐时采用了特殊机构,使光纤光栅的张应变与压应变连续并有良好的线性关系,独立调谐范围达5.64nm,温度为23℃至60℃时的独立调谐范围达1.48nm。     

光纤布拉格光栅温度传感实验特性研究

介绍了光纤布拉格光栅传感器测温原理,并通过实验对裸光纤光栅的温度特性进行了研究.实验采用恒温水浴装置,在室温至80℃温度范围内分别使用了中心波长位于1 550 nm附近的两只光纤布拉格光栅进行测量.实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内呈现较好的线性特性,与理论结果一致.此外,还研究了光纤光栅在实际应用中的问题.     

岩石峰前阶段变形光纤光栅传感检测研究

为了获得更为精确的岩石变形破坏测试数据,提出了一种采用光纤光栅传感技术对岩石变形破坏过程进行检测的方法。该方法将光纤光栅粘贴于岩样的轴向方向,岩样在815MTS液压伺服机上进行单循环加载实验,测试岩石峰前变形阶段的轴向位移,岩样破坏后即停止实验。实验结果表明,光纤光栅传感技术所测应变值经应变传递系数换算后与MTS所测应变值一致性良好,相对误差率仅为3.2%。采用光纤光栅传感技术可以实现岩石峰前变形阶段的高精度测试。     

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.     

布喇格光栅在温度测量中的应用􀀁

本文阐述布各光栅测温的新应用。将金属的热膨胀效应和布各光栅的弹光效应结合应用，以提高布喇格光栅测温的灵敏度和测量范围，设计出实用传感器并给出实验图表。     

基于DSP的光纤布拉格光栅波长解调系统

波长解调技术是光纤布拉格光栅在温度、应变测量等领域应用的关键技术,提出并实现了一种基于可调谐Fabry-Perot滤波器的波长解调系统设计方案.系统使用扫描控制信号作用于可调谐Fabry-Perot滤波器,DSP对扫描控制电压和布拉格光栅的反射波峰进行采样与处理,通过标准具和参考光栅对Fabry-Perot滤波器进行标定,使用数字滤波提高了数据的稳定性和分辨率.实验表明,该系统的解调效果很好,在结构简单的基础上能取得较好的精度与分辨率.     

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FBG的新型加速度计研究

设计了一种新型的差动式光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)加速度计,论述了其传感结构的设计原理、理论分析和有限元仿真。文中设计的主梁与微梁相结合的差动结构形式,克服了传统悬臂梁结构FBG加速度计存在的固有频率与灵敏度相互制约的矛盾,提高了固有频率和灵敏度。同时,为了解决单悬臂梁结构加速度计存在的温度补偿问题,设计了差动式光学检测系统,使该加速度计的灵敏度较传统单悬臂梁结构提高了一倍。理论分析结果表明,该加速度计灵敏度可达到52.7pm/gn,固有频率250Hz。实验结果表明,该结构提高了加速度计的灵敏度,有效解决了FBG加速度计应变和温度交叉敏感问题,实验结果与仿真数据具有很好的一致性。     

基于调谐滤波检测的光纤光栅压力传感器􀀁

本文将波登管的压力增敏作用与光纤光栅悬臂梁调谐技术相结合,采用光纤光栅调谐滤波检测方法,设计了一种高灵敏度光纤光栅压力传感器,在０－１２ＭＰａ的压力变化范围内,光纤布拉格光栅中中心波长的改变与压力成良好的线性关系。获得了压力灵敏系数为－１．７９＊１０＾－４／ＭＰａ,比裸光栅提高了两个数 ;借助高灵敏度的光纤光栅可调谐波波器,压力测量的分辨力可达０．０１５ＭＰａ。     

干涉解调技术在光纤光栅传感系统中的应用

本实验的目的是为了将光纤光栅的传感特性应用于结构健康监测系统中,系统采用了基于迈克尔逊干涉技术的解调方法,将包含被测应变信息的FBG波长信号转变成相位信号,通过以89C51单片机为核心的单片机系统检测相位的变化,从而得到被测应变的大小.系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点,传感灵敏度为0.3950°/με.     

一种新颖的布拉格光栅气体压力传感器的设计与实验

设计了一种将光纤光栅悬空固定结构的气体压力传感器,利用金属不锈钢菱形结构将波纹管中的压强转化成该菱形结构的应变,同时实现将菱形纵向分布的压力转化成菱形横向的应变,通过菱形结构应变直接被传递给光纤光栅,从而实现了测量波纹管内压强的目的。实验结果表明,在0～0.45 MPa范围内,光纤光栅中心波长的漂移与波纹管中的压强呈很好的线性关系,线性度可达0.99以上.在压力测量范围内,压力灵敏度系数达到1.360×10-3/MPa(相当于灵敏度2.111 nm/MPa)。     

光纤Bragg 光栅传感技术及其应用

阐述了光纤Bragg光栅传感器的基本工作原理、波长移动解调技术 ,概述了其近年来在复合材料及混凝土结构状态检测、电力工业以及能源化工等领域的实际应用情况 ,并分析了其发展前景 .