基于ARM的嵌入式光纤布拉格光栅解调系统

分析光纤光栅传感原理,阐述可调光纤F-P滤波器的工作机理和特点,并介绍了基于ARM实现光纤布拉格光栅（FBG）传感器的解调系统的硬件结构和软件设计。采用三星公司的S3044BOX对经过可调谐F-P腔解调后的波长信息进行采集,并对得到的数据进行处理。实验结果表明系统可以满足一般的工程要求。     

应用于光纤光栅传感中数控解调系统

基于光纤光栅传感技术的调谐滤波原理,提出应用于石油领域中的数字控制解调系统,介绍该系统的基本原理、硬件及接口电路的设计与实现.     

干涉解调技术在光纤光栅传感系统中应用

为将光纤光栅的传感特性应用在结构健康监测系统中,采用迈克尔逊干涉解调的方法,取得0.3950°/με的传感灵敏度,本系统可广泛的应用在民用和国防领域的静态应变和动态应变的检测中.     

干式空芯电抗器基于光纤Bragg光栅传感器的温度及应力测试研究

介绍了一种可以加入到电抗器制作工艺过程中的传感器监测方案,并在升温情况下开展了温度与应力变化的监测试验。试验表明埋入的传感器存活率良好,在升温过程中均保持稳定的线性。     

基于时分复用的光纤布拉格光栅传感系统中高速光脉冲调制器电路研制

光开关是重要的光无源器件,利用时分复用原理,光开关是实现光通信系统扩容行之有效的方法。在光纤布拉格光栅传感系统中,同样可以利用光开关的时分复用的特性,将同根光纤上光栅传感节点反射的信号在时间上进行区分,从而实现将系统可接入的传感节点数量成倍的增加,极大地降低了系统的成本,增强了系统的实用性,尤其是在长距离传感领域,更有实用价值。光开关的切换速度越快,可接入传感器的数量就越多。文章设计并实现了一种光开关的高速光脉冲调制电路,采用基于反激拓扑的高压升压电路,以及基于GaN HEMT（氮化镓高迁移率晶体管）的高速高压驱动电路。经过测试,此设计满足基于时分复用的光纤布拉格光栅传感系统中高速光开关的驱动电路要求,可以输出纳秒级别的高压脉冲信号,上升及下降边沿时间小于25 ns。     

一种准分布式光纤光栅传感实验仪的设计

本文设计的实验仪采用FBG应变传感原理、准分布式技术和匹配光栅解调法,克服了现有同类仪器相对缺乏且多为单点测量的不足.本设计采用结构相同的双悬臂梁分别作为传感与解调机构,应变的模拟与测试在仪器内部即可实现.该实验仪可完成FBG准分布式实验教学,作为相关课程的教学实验设备;亦可用作解调仪对外界匹配光栅的传感量进行解调.     

基于CompactRIO的光纤布拉格光栅解调系统

波长解调技术是光纤布拉格光栅传感器实用化面临的关键技术,提出并实现了一种基于可调谐Fabry-Perot滤波器的FBG解调系统。该系统通过NICompactRIO平台控制D/A输出信号作为可调谐滤波器的扫描信号,同时对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。实验表明,该解调系统扫描带宽50nm,在50Hz扫描频率内,可以得到稳定测量信号。     

基于超磁致伸缩材料的光纤光栅交流电流传感系统

建立了以超磁致伸缩棒调谐光纤光栅作为传感头的交流电流传感系统,提出了自发放大辐射宽带光源解调技术,用50Hz交流信号对系统进行实验验证.结果表明该系统能较好地检测出被测信号的幅值、频率和相位,应用高阶方程组拟合具有迥滞线特性的系统传递函数,可实时准确地重建被测电流波形.     

光纤光栅传感信号解调技术研究

针对现有解调系统不能保证驱动电压的周期完整性的不足,提出了一种基于实时参考光路和可调谐FP腔滤波器的光纤光栅波长解调系统设计方案.其中,硬件信号调理电路由二级放大电路和二阶低通滤波电路组成,具有高信噪比、低成本等特点;软件分析处理模块含有实时数据采集、处理及保存功能的高精度上位机程序,并提出了采样点补偿算法使驱动电压能够在任何情况下都以完整的周期驱动.实验结果表明:所提出的光纤光栅波长解调系统最大测量误差为34 pm,测量范围为40 nm,最大调谐速度为100 Hz,能够对光纤光栅波长信息进行实时数据采集与处理,满足工程实际需要.     

基于光纤Bragg光栅的局放检测技术

为研究光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)技术用于检测局部放电(简称局放)超声信号的灵敏度和抗干扰性能,在实验室搭建了基于FBG的局放检测系统,对自由微粒放电和悬浮放电2种类型的局放信号进行了检测,并将检测结果与基于压电陶瓷(piezoelectric,PZT)传感器的局放系统进行了对比。此外,针对变电站存在的振动干扰和强电磁干扰,对系统的抗干扰能力进行了对比实验研究。实验结果显示:对于25 p C的自由微粒放电及130 p C的悬浮放电,基于FBG的局放检测系统和传统PZT局放检测系统均可测得明显的信号,前者可以取得与后者接近相同的灵敏度;对于振动干扰的情况,FBG及PZT局放检测系统均会测得明显的干扰信号,但信号的形状完全不同;对于强电磁干扰的情况,PZT局放检测系统会受到明显的影响,但FBG局放检测系统则能完全避开强电磁干扰。综合各项实验结果可得,相较传统PZT局放检测系统,FBG局放检测系统的检测灵敏度几乎一致,但抗干扰性能较优。     

温度不敏感光纤光栅大电流传感器

为了实现高压传输电线上电流的测量,设计了一种基于超磁致伸缩材料的温度不敏感光纤光栅大电流传感器。该电流传感器具备温度补偿的特点,避免了超磁致伸缩材料热胀冷缩对传感器的影响,消除了光纤光栅的温度-应变交叉敏感问题,同时增大了光纤光栅的应变,提高了测量精度。实验结果表明,在-10～70°C的温度变化范围内,补偿后光纤光栅的温度系数约为4.38×10-4nm/°C,约为补偿前的1/23。传感器的布拉格波长漂移与电流变化具有较好的线性度,温度变化影响很小。螺线管电流灵敏度为1.9127nm/A,与理论值的相对误差为0.26%。理论与实验结果符合较好,表明该传感器结构是可行的。     

光纤光栅温度传感器在开关柜触头及母排温度监测中的应用

设计了用于开关柜母线、静触头温度监测的光纤光栅温度在线监测系统,系统所用光纤光栅温度传感器采用了应变不敏感封装,避免了传感器在安装及测试过程中应变对测量结果的影响,提高了温度监测准确度及可靠性。经测试,采用上述封装结构的光纤光栅温度传感器温度特性与裸光栅温度特性一致,该监测系统至今已连续运行1 a多,工作状态良好。     

高精度光纤光栅解调仪的研制及应用

介绍了光纤光栅传感器对温度及应变物理量的感应原理、Bragg光栅波长的解调方法,重点介绍了可调法布里 — 珀罗滤波法解调原理。阐述了高精度光纤光栅解调仪的系统原理、内部结构、关键技术、应用情况及数据分析等。实验数据表明,该高精度光纤光栅解调仪具有很好的测量精度和精度重复性。高精度光纤光栅解调仪适合于大坝和水利工程的安全监测,还适合于电力、交通、石化等行业中关于温度、变形等物理量的监测。     

光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用

温度监测是预防电力电缆大量使用引发事故的常规方法,通过对国内外4种常用电力电缆测温技术的分析,认为光纤光栅温度传感技术抗电磁干扰能力强,布置灵活,可实现多目标温度的快速准确测量;阐述了光纤光栅传感器的测温原理;实际应用表明,利用光纤光栅传感器监测电力电缆温度安全可靠、精度高、监测距离远.     

一种高精度光纤光栅传感器解调系统

如何实时检测传感光栅Bragg波长的微小偏移,是光纤光栅传感器实用化面临的关键技术.本文选择线性滤波法解调光纤光栅传感器.为使设计的解调系统具有结构紧凑、便于携带、使用方便、适用于野外作业的特点,并达到系统对测量精度和动态范围的要求,本文采用锁相放大电路和24位高精度A/D转换模块采集有用信号,降低了噪声,提高了信噪比,并且节省了系统的空间.同时,本文采用USB接口模块使数据存储和数据传输方便快捷,满足解调系统用于现场测量的要求.文中给出了系统的硬件设计和软件实现.最后通过实验和数据处理证明了该系统的精度.     

啁啾光纤光栅制作方法

啁啾光纤光栅是一种可用于光纤通信、光纤传感和光纤光源等光纤技术的重要器件。如何有效地制作所需要的啁啾光纤光栅是一个广为关注的问题。本文对观有的啁啾光纤光栅制作方法作了简单介绍和比较，讨论了各种方法的缺点。     

架空输电线路覆冰监测用光纤光栅风速传感器的研制

风荷载测量是输电线路覆冰监测的重要组成部分,为解决现有输电线路覆冰在线监测系统中风速测量传感器需要现场电源,易受电磁干扰,不能实时测量风速,需要无线传输模块等缺点,开发了基于光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感技术的风速传感器,此传感器利用粘贴有 FBG 的等强度梁对风速产生的压力进行测量.鉴于温度对光纤光栅应变测量有较大影响,采用在等强度梁上下 2 侧对称粘贴光纤光栅的方法解决了温度与应变交叉敏感的问题.对所研制的传感器进行了温度影响试验和风洞试验,试验结果表明,温度造成的传感器测量误差小于±5 pm,传感器线性度良好,测量误差小于±0.5 m/s,经计算由风速测量误差引起的冰荷载测量相对误差小于 2.14%,这些参数满足现场监测的要求.