FBG智能传感器及其在土木工程中的应用研究

光纤光栅传感器已经越来越得到土木工程界的认可,并应用到了实际工程.针对大型土木工程结构长期健康监测的变形监测需要,在光纤光栅传输理论的基础上,分析了光纤光栅应变与温度传感特性以及光纤光栅应变传感的温度补偿原理和方法;研制开发出满足工程应用的光纤光栅封装传感器、FRP-OFBG复合智能筋、光纤光栅智能拉索;此外,考虑传感器开发和工程应用的需要,研究了光纤光栅应变传感的界面传递机理和误差修正.最后,建立了光纤光栅智能监测系统,并成功地将光纤光栅传感器应用到实际桥梁结构的施工与运营监测.     

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。     

根键式桥墩的光纤光栅传感网络应用研究

论述了光纤光栅传感网络在根键式桥墩应变分布实验测量中的应用研究。根据对桥墩应变点分布情况的有限元法分析,在大桥成桥过程中成功地布置了相适应的光纤光栅传感网络。传感网络共分10层,每层布置8个光纤光栅应变传感器和1个温度传感器,布设的传感器在桥墩的静载荷实验过程中监测结构层的状态。监测结果表明：所布设的光纤光栅传感网络在桥墩12次加载,每次载荷2352kN（240t）的过程中,能正确反映桥墩结构层面的变化,为桥梁的安全载荷运营提供了可靠的依据。     

分布式光纤光栅应变和温度同时测量系统

设计了分布式光纤光栅应变和温度同时测量系统,光源为时钟脉冲宽带光源,结合时分和波分复用技术解决光纤光栅传感网络的复用寻址问题,选用不同包层直径光纤相熔接的应变补偿法传感头设计方案,实现了温度和应变的同时测量.采用阵列波导光栅技术对传感信号进行解调,通过理论分析证实了系统方案的可行性.系统对应变和温度的测量范围为0～2500 με和25～120℃,误差分别为±17 με和±1℃.     

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Bragg光栅用于三维编织复合材料结构的内应变测量

本文对应用光纤Bragg光栅传感器编入三维编织复合材料结构内部的测量进行了研究.首先简要介绍了光纤光栅的编入方法和传感原理.随后进行的实验结果显示由应变计及光纤光栅所得到的载荷-应变曲线都具有良好的线性关系,实验之间的结果符合得很好,表明光纤Bragg光栅传感器可以用来精确检测编织试件复杂载荷状态下的内应变.从而将会促进光纤光栅在3-D编织复合材料结构的内部结构检测和强度失效分析中的更广泛应用.     

光纤光栅传感器在建筑施工中的应用研究

光纤光栅传感器是一种新兴的传感器,文章主要介绍了其传感原理和特点,分别论述了光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器在建筑施工中的应用场合,介绍了典型的应用实例和各自的工作原理,找到了光纤光栅传感器在建筑施工应用方面的关键技术难点,并对这两个技术难点提出了解决方案,最后指出了光纤光栅传感器在建筑施工方面应用的前景和发展方向。     

基于光纤Bragg光栅传感的轴向柱塞泵非介入式振动测量方法

振动信号是机械设备故障诊断的重要信息来源。为克服传统检测方法需对系统进行拆卸的问题,创新性地利用光纤光栅传感方法对液压泵进行非介入式振动测量,充分发挥光纤传感的抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、稳定性好、测量敏感度高等优点。对光纤光栅振动传感原作了分析,设计、仿真分析了双等强度悬臂梁式光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)振动传感器,在此基础上利用光纤光栅解调系统和振动试验台对传感器的性能进行实验验证,得到该传感器灵敏度为0.024 nm/(m·s~(-2)),固有频率为185 Hz,并且线性度较好;对轴向柱塞泵模态分析,优化布置传感采样点,实际测量泵的振动信号。研究结果可为液压泵非介入式状态监测和故障诊断提供可靠数据支持。     

Bragg光栅式应变传感器的传感特性研究

光纤Bragg光栅是一种新型的传感元件,其原理是利用波长解调的方法将被测的信号转化为光栅反射波长的偏移量,同时反射波长不受入射光的功率波动或光路系统损耗的影响。光纤Bragg光栅应变式传感器因此具备良好的可靠性、不受电磁干扰、不易腐蚀,同时最大的优点是在一根光纤上将多个光纤光栅应变传感器串接组成构成阵列开展分布式测量等优点,在逐渐应用于各类力学检测领域。本文着重对光纤Bragg光栅温度和应变的传感特性简要介绍并进行试验分析.     

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.     

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。     

混凝土结构的光纤光栅智能监测技术

根据混凝土结构的内部应变监测需要，提出了光纤光栅管式封装应变传感器，并对其传感特性进行了研究；探讨了光纤布拉格光栅传感元件在混凝土结构中的布设工艺，并用光纤光栅监测了水泥净浆的固化过程；用管式封装光纤光栅与裸光栅对钢筋温凝土梁进行了应变监测；最后将光纤光栅传感器成功地应用于黑大公路大桥。     

冲击荷载下基于埋入式光纤光栅传感器的混凝土动态应变测试

为实现冲击荷载下混凝土材料内动态应变的直接测量,研制了基于光纤Bragg光栅的混凝土光纤光栅应变传感器。将光纤光栅传感器埋入混凝土试件在SHPB装置上进行了冲击试验,由光纤传感器和粘贴于试件表面的电阻应变计分别测量了试件内和表面的动态应变。利用测量结果分析了混凝土在冲击荷载下的动态应力应变响应。对测量结果的分析和比较表明,采用埋入光纤传感器来实现混凝土结构内应变直接测量的方法可行、合理,研制的光纤光栅传感器适合于混凝土内动态应变测量,可更广泛地应用于混凝土、岩石等介质的动态性能试验及结构的动态响应测试中。     

光纤光栅传感技术及其在石油工业中的应用

阐述了光纤光栅温度和应变传感的响应机理．对光纤光栅多参量区分测量技术和光纤光栅传感网络复用与解调技术进行了综合评述．结合光纤光栅传感技术的本质突出优势和石油工业特点,讨论了其在油气生产中温度和压力测量、测井技术、地震波检测、长距离石油管道监测等方面的应用．     

光纤光栅振动传感系统仿真研究与分析

由于光纤光栅传感器具有灵敏度高、动态范围宽、不受电磁干扰、成本低、体积小等优点,使其在传感领域具有很好的应用前景.光纤光栅传感技术已成为现代传感领域的一个重要研究方向,其在振动传感领域的应用也取得了一定的成就.本文针对悬臂梁式光纤光栅振动传感,将光纤光栅振动传感元件近似为惯性式振动系统,以其数学模型为基础,利用Matl...     

航天液体发动机光纤应变测量技术应用研究

针对液体火箭发动机冷试验应变测量的测点多、传输距离远、测量准确度要求高等特点与要求,本文深入开展了光纤光栅应变测量技术的研究,突破了光纤光栅传感器的5℃～40℃温度范围内温度补偿关键技术,结合有限元仿真规范了光纤光栅传感器的粘贴工艺流程。研制开发了一套光纤应变测量系统,可以实现-3000με～+3000με范围内的应变的测量,并自主开发了数据处理及分析系统,通过调用3D Max程序实现了三维模型应变分布实时显示。本套系统已应用于某型号发动机游机框架静力加载冷试验中,测量结果与应变片测量结果一致,具有测量准确度高、易于实现分布式测量等特点,可推广应用于发动机及其他军工产品关键部件的应变测量中。     

光纤布拉格光栅传感器在温度计量中的应用前景

光纤布拉格光栅传感器(FBG)是波长编码传感器,它将感测到的信息转化为其响应波长的移动,即用波长编码,与光源起伏、光纤弯曲损耗、光纤连接损耗、光波偏振态无关,具有很强的抗干扰能力,可实现分布式多点实时在线传感,适用于温度、应力、应变等物理量的测量。温度传感是FBG最主要和最直接的应用之一。温度对光纤光栅反射波长的影响是由热膨胀     

光纤光栅传感器实用化的关键性技术研究

光纤光栅是一种新型的无源光子器件，可用来精确感测纳米量级的微小应变和温度等多种物理量，在光传感领域发挥着重要作用，简要说明了光纤光栅传感器的基本原理，详细介绍了笔者近年来在信号解调、传感头的封装和光纤光栅的复用等关键技术研究上的进展，讨论了光纤光栅传感器在进一步实用化和商品化过程中需要解决的技术问题，并对其应用前景做了展望。     

光纤光栅和分布式光纤传感器监测系统研究对比分析及在管廊工程中应用建议

本文介绍了当前国内应用最广泛的结构监测系统,对光纤光栅和分布式光纤传感器监测系统研究对比分析,并给出了光纤光栅传感监测系统在管廊工程中应用建议。