具有增敏效果的光纤光栅应变传感器的预紧封装及传感特性

为了提高光纤光栅测量应变的精度,在对光纤光栅传感器基底形状进行有限元分析的基础上,设计出了一种具有增敏效果的预紧封装光纤光栅应变传感器,并采用等强度梁对具有增敏效果的基片式光纤光栅传感器进行了测试和标定,得到传感器灵敏度为0.857pm/με,是普通基片式光纤光栅传感器灵敏度的1.18倍。在MTS试验机上进行寿命试验,经10000次重复拉伸疲劳试验后,光纤光栅传感器的光谱并未出现双峰等现象,也没有发生蠕变,抗疲劳性能良好。     

基于光纤光栅传感器的高压开关柜温度监测系统的研究

鉴于高压开关柜高电压、强磁场的工作环境,提出了采用光纤光栅传感器监测开关触头温度的方案,并给出了温度监测系统的整体结构以及各部分的功能。针对裸光栅温度灵敏度系数低且易受交叉应力影响的问题,在光栅传感原理的基础上,设计了一种增敏型封装保护的光纤光栅温度传感器,经对比实验分析表明,增敏封装之后的传感器较裸光栅传感器的温度灵敏系数提高了近7倍,并且将外界应力的影响降到了最低,具有一定的工程实际意义。     

碳纤维复合材料封装光纤传感器研究

封装方法的研究对于光纤光栅传感有着重要的意义.封装后的光纤光栅传感器,须具备良好的线性度和重复性.提出了一种使用碳纤维增强复合材料进行封装的新方法,讨论了在复合材料中嵌入光纤光栅的工艺,封装后各传感器反射波长均有所增长,波形谱线也都比较尖锐没有出现啁啾现象,对封装后的传感器进行应变实验和温度试验,相关实验表明:此方法封装的光纤光栅传感器具有良好的线性度和重复性,并具有一定的增敏效果,可用于应变及温度测量,具有实际应用价值.     

光纤光栅在GIS母线温度监测中的应用

为了对GIS母线运行状态提供一种有效的监测手段,提出了一种利用光纤光栅作为传感器的GIS母线温度监测方案.根据光纤光栅增敏原理,对比了几种不同增敏方案,设计了高性能的光纤光栅温度传感器,完成了GIS母线温度在线监测系统硬、软件设计.率定结果表明,光栅温度传感器灵敏度达到30pm/℃,迟滞低于10pm.温度标定实验与现场运行情况表明,该系统测温精度较高,系统运行稳定,能够准确监测GIS母线温度变化,提高了GIS安全运行水平.     

基于CCD成像解调技术的EFPI传感器

制作了一种非本征型光纤法布里珀罗(EFPI)应变传感器。应变测量结果表明,传感器应变灵敏度为40pm/με,具备良好的线性测量能力(线性度0.999 6)和较小的重复性误差(0.4%)。该传感器结构简单,制作方便,易于得到推广应用。同时,介绍了基于CCD成像的信号解调技术,其既可应用在光纤光栅(FBG)解调系统中,亦可用在光纤法布里珀罗(F-P)信号解调系统中。与F-P解调中常用到的传统光谱仪相比,其具有体积小、成本较低及分辨率高等优势。     

温度自补偿的偏心推杆式光纤光栅井下压力计

针对多数光纤光栅压力计不能兼顾大量程和高灵敏度,且温度无法实现自动补偿的问题,本文提出了一种偏心推杆结构,并采用将两支光纤光栅对称粘贴在应变杆上下表面的方法,设计并制作了光纤光栅井下压力计。对压力计传感头部分进行了理论分析和仿真,并对压力计进行了压力标定和温度实验。实验结果表明:此压力计具有良好的线性度和重复性,几乎没有弹性滞后,在0~30 MPa的大量程范围内灵敏度达到了230.8 pm/MPa,并且在20~80℃温度区间内,两光纤光栅中心波长差几乎不变,可见此压力计能够实现温度自动补偿。     

基于平面圆形薄板结构的光纤FBG动态压力传感器

提出了基于平面圆形薄板结构光纤光栅（FBG）动态压力传感器的实现方法，从理论上分析了其静态灵敏度和动态频率响应特性，并且采用振动液枉法和电磁力发生器对其灵敏度和动态特性进行了实验研究。平面薄板采用不锈钢材质、厚度为0．15mm、直径为15mm，对于该尺寸结构的传感嚣，静态灵敏度可达0．02pm／Pa，比裸光栅增敏6300倍，谐振频率为78kHz，而且幅频特性在0-6．5kHz频率范围内较为平坦．研究表明：对该结构薄板的几何尺寸进行适当的调整，可实现不同量程、不同带宽的压力测量。     

基于飞秒激光FBG三维微结构的加工及其温度传感特性

设计了一种新型微结构光纤光栅温度传感器。利用飞秒激光在光纤光栅(FBG)包层部分加工微结构,在含微结构的包层部分镀温度敏感膜,并通过实验对传感器的灵敏度等特性进行了测试。结果表明,传感器具有较好的线性度和可重复性,双螺纹微结构的光纤光栅的温度灵敏度可达30pm/℃,是传统光纤光栅灵敏度的3~4倍,有利于扩展其工程应用范围。     

基于光纤Bragg光栅的悬臂梁式力检测系统

采用毛细金属管对光纤光栅进行了封装,设计了一种悬臂梁式光纤布拉格光栅力检测装置,对光纤光栅的温度和力传感性能进行了实验研究,分析了基于悬臂梁的双光纤Bragg光栅的力灵敏度。结果表明:毛细金属管能够对光纤光栅提供较好的保护,封装后其温度和力传感性能稳定,温度灵敏度为11. 1 pm/℃,力灵敏度为0. 891pm/N,而在悬臂梁上正反面粘贴两个相同的FBG能够进行温度补偿的同时,使力灵敏度提高两倍。     

基于ASE光源解调的光纤光栅应变传感器

介绍了光纤光栅应变传感器的工作原理,提出了一种应用放大自发辐射光源(ASE)线性段对光纤光栅应变传感器进行解调的新方案.此方案所用装置结构简单,测量范围大,灵敏度适中,能实现静态和动态测量.实验中对悬臂梁的应变进行了测量,输出电压与悬臂梁的轴向应变成线性关系,与理论值符合得较好.电压/应变灵敏度系数为-4.003 5×10-3V/με,测量范围达到了1 106个微应变.