钢条封装的光纤布拉格光栅温度传感器

介绍了光纤布拉格光栅传感器测温的基本原理以及一些布拉格光纤的封装方法,在此基础之上探讨了一种新型的布拉格光纤光栅的封装方法即用钢条对布拉格光纤光栅进行封装,并通过实验对祼光栅和封装后光栅的温度特性进行了研究.实验采用了恒温水浴装置,在25℃至70℃温度范围使用了中心波长为1530.5 nm的光纤布拉格光栅进行测量.先进行了祼光栅的测量,在光栅封装之后又进行了测量.实验结果表明,光纤光栅在封装之后温度灵敏度为裸光栅的2.5倍.其线性拟合度达到0.996.     

光纤布拉格光栅传感特性及实验研究

本文分析了光纤布拉格光栅传感温度和应变的基本原理及其灵敏度,构建了光纤布拉格光栅传感特性实验系统,介绍了光路系统的组成结构、原理及其相关器件特性,完成了温度和应变量的测量实验。实验结果表明,采用光纤布拉格光栅能够实现应变和温度的测量,从而证明了光纤布拉格光栅传感技术理论分析的正确性和实验系统设计的合理性。     

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.     

光纤布拉格光栅应变传感器的低温特性

研制了一种新颖的菱形光纤布拉格光栅（FBG）低温传感器。采用有限元方法分析了这种结构的力学性能和温度特性。将该装置置于低温（液氮）拉伸设备中，实验研究了这种封装形式的低温应变特性。采用光纤布拉格光栅网络分析仪和低温应变仪，分别测量了液氮温度下菱形应变传感器的波长变化量和应变变化值，测得其应变系数为-0．7185μe／pm，线性度达到0．9998。     

光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究

从光纤布拉格光栅温度传感模型出发,对光纤布拉格光栅温度传感的理论进行了分析,并通过实验对裸光栅的温度特性进行了研究,推导出了光纤布拉格光栅温度传感的一阶有效线性灵敏度系数的解析式。实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内具有良好的线性特性,与理论结果基本一致。表明光纤光栅温度传感的理论模型具有良好的实验基础。     

光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究

从光纤布拉格光栅温度传感模型出发,对光纤布拉格光栅温度传感的理论进行了分析,并通过实验对裸光栅的温度特性进行了研究,推导出了光纤布拉格光栅温度传感的一阶有效线性灵敏度系数的解析式.实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内具有良好的线性特性,与理论结果基本一致.表明光纤光栅温度传感的理论模型具有良好的实验基础.     

灵敏度可调型光纤FBG倾角传感器研究

提出了一种基于等截面梁弯曲变形原理的灵敏度可调型光纤布拉格光栅(FBG)倾角传感器,通过FBG光栅感受因结构倾角改变而引起的等截面梁弯曲变形,进而实现对结构倾斜角度的测量,并构建了灵敏度可调型光纤FBG光栅倾角检测系统。实验结果表明,该FBG倾角传感器测量范围为±35°,最高灵敏度达到56.93pm/(°),测量精度为0.02°。该传感器可通过改变等截面梁的宽度还可实现对倾角检测灵敏度的有效调节。     

光纤布拉格光栅传感器监测环氧树脂固化收缩研究

采用光纤布拉格光栅传感器对处于自由状态的热固性树脂在固化工艺过程中的温度和应变进行了实时在线监测,并且利用传感器的测量数据得到了固化后树脂在冷却阶段的热膨胀系数。结果表明:应用光纤布拉格光栅传感器能够实现从树脂凝胶点开始对固化过程中由于体积变化导致的树脂内部应变变化实时在线监测;传感器测得的固化后树脂在冷却阶段的热膨胀系数结果与热膨胀仪的测量结果相当;利用光纤布拉格光栅传感器测量热固性树脂的固化收缩具有较高的灵敏度和可靠性。     

光纤布拉格光栅的热致衰减研究

光纤布拉格光栅的工作寿命是影响光纤光栅传感器性能的关键因素。从光纤布拉格光栅的热致衰减特性出发,以界面阻隔能模型为理论基础,以光纤光栅的反射峰值为研究对象,探讨了光纤布拉格光栅的热致衰减行为。并通过对比试验对3支不同的光纤布拉格光栅进行了600℃热加速衰减实验,初步证明即使进行了退火处理,光纤布拉格光栅的性能仍然存在热致衰减蜕化。从实验数据中得到了光纤布拉格光栅的热振动频率,建立了热致衰减曲线。预测了30℃、50℃、100℃条件下光纤布拉格光栅的反射率衰减到90%的时间分别为23年、11年和3年。     

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。     

基于FBG温度解耦的光纤法布里-珀罗 高温压力传感器

本文提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)温度解耦方法的光纤法珀(FP)压力传感器,该传感器采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现批量化制作.通过在膜片式压力传感器的基础上集成光纤布拉格光栅(FBG),实现温度、压力双参数测量;提出温度解耦方法,对传感器进行温度补偿及压力测量结果的修正.实验结果表明,在20～300℃的温度范围内, FBG温度传感器的灵敏度为0.012 nm/℃,在160 kPa的压力范围内,压力测量灵敏度约为0.1μm/kPa, 3次重复实验的重复性误差和非线性误差分别约为5.6%和1.3%,温度系数为0.018μm/℃,压力灵敏度随温度变化为0.283 nm/(kPa·℃),同时,采用温度解耦方法,得到压力计算值与真实值最大偏差小于2.5 kPa.     

复合材料胶层光纤布格光栅应变监测优化配置研究

航空航天用复合材料粘接胶层在制造和服役过程中不可避免会产生各种缺陷和损伤。针对其粘接胶层缺陷和损伤检测,基于光纤光栅应变传感原理,提出一种针对复合材料胶接层结构应变监测的光纤光栅传感网络优化配置的方法。通过仿真和实验研究了埋入复合材料构件胶接层的光纤布拉格光栅传感器在静载作用下的敏感区域分布特性,分析了载荷位移与布拉格波长漂移的关系,建立符合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型,采用粒子群优化算法进行光纤光栅传感网络的优化布置,研究结果表明光纤布拉格光栅传感器位置经优化后,覆盖率得到明显提高。     

基于概率模型的光纤光栅传感网络优化布置

光纤光栅传感器相比与传统传感器,其特有的轴向敏感性决定了它的探测距离在传感器的不同方向上是有差异的,因此光纤光栅传感器的布置角度对于传感器网络的性能具有很大的影响。基于传统传感器的概率探测模型,本文提出了一种贴合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型,并通过实验验证了其正确性,继而利用这一模型,采用粒子群优化算法进行了光纤光栅传感网络的优化布置。最后,同不考虑布置角度的优化布置方法进行了比较,结果表明,在实际应用中考虑布置角度对于传感网络性能具有很大的提升。     

金属涂层SPR的单端面LPFG折射率传感器(英文)

提出了一种新型的单端面反射的镀有金属膜的长周期光纤光栅传感器.这种基于表面等离子体谐振的具有三层结构的传感器分为两个部分,光栅部分用连续CO2激光脉冲制作,金属膜是由真空镀膜制成.在光栅上镀上各种不同厚度的薄金属膜来激发表面等离子体波,用这种光纤光栅传感器来测量液体的折射率,并研究它的反射谐振谱的特性.在标准气压下,镀有80 nm银膜的光栅从水(ns=1.33)到酒精(ns=1.36)中光栅谐振波长改变了1.14nm,其敏感度达到折射率变化～5×10-4谐振波长改变20 pm.研究发现不同厚度的不同金属膜显示了不同的敏感度.通过比较光栅在空气,水,酒精,甘油,以及在它们的混合物溶液中的谐振波长,得到这种反射式的长周期光纤光栅传感器的敏感特性.为制作一种高性能的用来测量折射率的光纤光栅传感器提供了一个有益的参考.     

基于光纤布喇格光栅传感器的精密位移测量

首先对光纤布喇格光栅传感的基本原理进行了分析,并给出了光纤光栅位移传感的基本公式.在此基础上,设计制作了一种光纤光栅位移传感器.采用光纤光栅作为传感元件,利用多波长计进行波长检测,对位移量进行了传感测量.实验中,传感器位移检测范围为0.6mm,其传感测量精度为±43nm,测量分辨率为1.5nm.实验结果具有良好的线性度.     

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。     

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。     

利用光纤光栅测量加速度的方法研究

提出了一种基于长周期光纤光栅(LPFG)弯曲特性的加速度传感方法.传感系统采用悬臂梁结构,LPFG粘贴于悬臂梁的上表面,将悬臂梁的自由端受力产生的梁体弯曲转变成长周期曲率的变化,来监测光栅谐振谱的幅值和波长变化.并在系统中加入布拉格光栅(FBG),利用其反射特性记录固定波长处长周期光栅谐振谱的变化,然后将其转化为加速度...     

基于长信号谱自相关的光纤光栅传感解调方法

针对光纤光栅传感领域波长高精度探测和传感复用光栅数量增多的需要,提出一种基于长信号相关谱的新型光纤光栅数字解调技术.该技术在可调谐滤波法的基础上,通过传感光栅与调制光栅反射谱卷积后的信号,即光电探测器的光强时间信号,进行自相关分析以实现对波长漂移的测量以及对传感光栅反射谱形状的识别,增强系统的复用能力,提高了性价比.模拟仿真表明,光纤光栅长信号相关数字解调方法可以准确测量光纤光栅波长的漂移,能更好实现传感复用.等强度悬臂梁实验验证该解调方法能实现光栅应变的高精度测量,优于传统的应变片测试.     

双光纤光栅高频加速度传感器的研究

研制了一种新型双光纤光栅加速度传感器,并对该传感器的工作原理和基本特性进行了理论分析,实测表明,这种新型双光纤光栅加速度传感器可在5?2000Hz频率范围内获得稳定的振动信号。这不仅解决了传统悬臂梁FBG加速度传感器难以实现高频振动测量的问题,而且具有温度自补偿、谐振频率高、使用方便等优点,在高频测量中具有广阔的应用前景。