具有温度补偿的膜片型光纤光栅温度压力传感器

阐述了具有温度补偿结构的膜片型光纤光栅温度压力传感器。传感器以弹性膜片为感压元件,在压力作用下产生轴向位移来压缩压力敏感光栅以实现压力传感;通过结构温度补偿消除压力敏感光栅的温度漂移,同时串入感温光栅进行实时修正并实现温度测量。对传感器的压力和温度特性进行了测量。试验结果表明:压力灵敏度为528 pm/MPa,温度灵敏度为8 pm/℃。     

光纤光栅压力传感器及其温度效应研究

根据Bragg光栅方程,讨论了光纤Bragg光栅(FBG)压力传感机理及温度对光纤光栅反射波长的影响;通过裸光栅的罐状聚合物封装,在0～20MPa的范围内,使光纤光栅的压力灵敏度提高为-42.0am/Pa,是裸栅的17.3倍,可作为恒温时较高压力环境下使用的传感器;经实验结果分析,100℃以下的温度范围内,封装后的FBG受温度影响效应变为裸栅的4倍,反射波长与温度亦具有良好的线性关系。指出非恒温环境下的压力测量应考虑对传感器反射波长随压力变化曲线进行线性修正,以实现对压力的准确测量。     

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。     

光纤光栅压力传感器增敏技术发展评述

光纤光栅是利用光纤的光敏特性制成的新型光无源器件,在传感方面具有许多独特的优点.但光纤光栅本身压力灵敏度非常低,要想在实际测量中发挥作用,必须对其进行压力增敏.介绍了目前比较流行的几种压力增敏方式,分析了它们的优缺点和用途,并对光纤光栅压力传感器的发展做出展望.     

用于鉴别应变/温度的混合光纤光栅传感器的研究􀀁

本文首先介绍了光纤光栅应变和温度传感的原理,然后利用长周期光纤光栅和一般均匀周期光纤光栅对应变和温度响应的显著差异,将它们结合起来进行了用于鉴别应变／温度的混合光纤光栅传感器的研究。     

微型光纤光栅土压力传感器量程及其过载能力分析研究

为定量分析压力传感器的测量量程及其过载能力,提出一种微型光纤光栅土压力传感器并构建其气压标定系统。对微型光纤光栅土压力传感器进行理论分析得其灵敏度为7.5 nm/MPa,测量量程可达1.06 MPa。而分析光纤光栅土压力传感器性能测试数据得:该传感器压力灵敏度为5.9 nm/MP,线性度为99.93%,可测量实际量程为225 kPa,过载能力上限值为300 kPa。研究结果可用于指导设计规定量程的光纤光栅土压力传感器,具备一定应用价值。     

光纤光栅传感器技术及其应用

概述光纤光栅传感器的基本原理及实际应用,介绍了光纤光栅传感器在地球动力学、航天器及船舶航运、民用工程结构、电力工业、医学、和化学传感中的应用.     

一种免受温度影响的双光纤光栅应变传感器

应用温度补偿原理,设计了一种新颖的不受温度影响的双光纤布拉格光栅测应变传感结构.基于理论分析,得出了此传感结构的应变与布拉格波长相对位移量之间的关系,给出了应变灵敏度的解析表达式.实验结果表明,此传感结构对应变的响应曲线具有很好的线性度和很高的灵敏度,并且不受温度影响;在0～0.8 mm的应变范围内,应变灵敏度为0.171nm/με,比单光纤光栅传感结构提高一倍;在-25～60℃的温度变化范围内,两光栅的布拉格波长差没有发生明显变化,传感结构不受温度影响.     

基于长周期光栅滤波的全光纤光纤光栅传感器研究

设计了一种全光纤传感测试系统,采用长周期光纤光栅作为边带滤波器,对光纤布拉格光栅的传感信息进行解调,结合高信噪比的光电测量系统,传感测量的波长检测灵敏度为１．９４ｄＢ／ｎｍ,波长测量分辨率可达０．０５ｎｍ。     

基于长周期光纤光栅的压力传感器计算机仿真研究

当前,传统的几种压力传感器存在机械结构复杂,不便于转换成电参数等缺点,设计仿真研制了一种基于悬臂梁差动结构的新型长周期光纤光栅压力传感器;该传感器测量精度高,结构简单,便于加工;其独特的差动结构克服了温度变化对测量的影响,在温度变化后不用再次标定;完成了差动结构方案的结构与工艺设计,对其机械工艺等方面进行了改进,为下一步的工艺标准化工作打下了基础;经过反复测试,在O一6MPa的测量范围内,温度变化25℃时,在不用重新标定的条件下,其测量精度仍保持在1%之内;实验结果表明,该传感器在将压力信号转换成电信号方面,比传统的几种压力传感器在线性度等方面具备很大优势.     

气体压力式FBG温度传感器设计

针对基于电信号传输的温度传感器难以在石油、化工、变电站等高危环境中做检测的问题,设计了气体压力式光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器.采用气体压力式结构,在等强度悬臂梁上下表面的中心轴线上各粘贴一只具有相同敏感系数的FBG,分析了该温度传感器的工作原理,建立了其理论数学模型,并组装了传感器.通过对设计的气体压力式FBG温度传感器进行升降温实验测试,得到传感器的静态性能特性:传感器的线性度为3.59％FS,升温过程中灵敏度为10.14 pm/℃,降温过程中灵敏度为9.99 pm/℃.     

FBG可变灵敏度压力传感器设计

为了实现对压力的多灵敏度状态下监测,设计了一种利用光纤Bragg光栅（ FBG）的可变灵敏度压力传感探头。将裸光栅固定在薄膜片中心与下部外壳之间,传感器探头表面的压力通过薄膜片传递给裸光栅,并可通过灵敏度变换阀改变膜片大小从而改变传感器的灵敏度。对薄膜片进行有限元仿真优化计算,得到其变形特性。薄膜片厚1 mm,工作半径分别调节为10,9,8 cm状态下,最大变形出现在膜片中心区域,在0.1 MPa的表面压力作用下,膜片中心处变形分别为3.875,2.561,1.579 mm,裸光栅固定后,对应的灵敏度分别为：38.44,25.62,15.79 mm/ MPa,实现灵敏度变换。     

焊接结构光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种焊接结构双膜片光纤Bragg光栅(FBG)温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.传感器主要由2个膜片与基体组成,膜片与光栅固定柱一次成型,便于加工封装.对传感器灵敏度系数进行了计算分析.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准及温度自补偿性能实验.实验结果表明:传感器的输出波长分别与温度和压力呈线性关系,压力灵敏度系数为528.1 pm/MPa,输出分辨率为0.19%,线性相关度99.988%;在5~45℃内温度灵敏度系数为31.9 pm/℃,线性相关度99.998%,传感器在5~45℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.     

耐高压FBG压力传感器实验研究

为了提高光纤Bragg光栅（FBG）的压力灵敏度以实现油气井下高压传感的测量要求,设计了一种以薄壁筒为衬底外加保护套的耐高压FBG传感器。将FBG沿着弹性筒的轴向用高温胶固化在筒的内部。由于外界油压将引起弹性筒轴向压缩并传递到FBG上引起FBG波长的变化,测量FBG波长的变化即可得到外界压力的变化。理论得到传感器的压力响应灵敏度为-0．035nm／MPa;0-40MPa压力范围内压力实验测得传感器压力响应灵敏度为-0．0339nm／MPa,线性拟合度为0．9997,理论和实验符合得很好。结果表明：该传感器性能稳定,线性度和重复性好,可以用于油气井下高压的实时测量。     

一种新型FBG微力传感器

设计并制备了一种新型微力传感器。将光纤Bragg光栅(FBG)用聚氨酯封装成柱状,将其一端固定在外壳底板上,另一端和杠杆的一端固定,通过杠杆原理起到对微力的增敏作用。当作用力在0~1.666 N变化时,该传感器的灵敏度为0.952 nm/N,是裸光纤拉力灵敏度的3.81倍。通过改变杠杆比例可以使该结构满足不同的测量范围和灵敏度。     

波分复用分布式FBG传感网络

提出并实现了一种可满足工程实用要求的波分复用光纤光栅传感网络解决方案,系统通过可调谐光纤F P滤波器的连续扫描实现波长信号的解调,该传感系统扫描带宽50nm,单点工作带宽5nm,对一般应用系统每根单纤可设20～30个点,系统最高扫描频率200Hz,分辨力5pm(约5×10-6或0.5℃)。     

高温压力传感器的温度补偿

介绍了高温压力传感器热零点漂移产生的原因以及一种抑制漂移的补偿办法 ,即利用相关材料的线膨胀系数的不同进行补偿。     

单晶硅压力传感器温度漂移的补偿方法

介绍了单晶硅压力传感器温度漂移的机理,阐述了采取串并联电阻网络和有源电路分段等综合补偿方法的补偿原理.实验结果表明:在-45～85℃温区内,补偿后,热零点漂移和热灵敏度漂移从±0.5%FS/℃提高到±0.014%FS/℃.     

大变形力敏传感元件温度响应试验研究

利用炭黑/硅橡胶导电复合材料制作了大变形力敏传感元件,对其温度荷载下的电阻响应进行了试验研究,并根据其导电机理对温敏特性进行了深入分析。试验发现制作的大变形力敏传感元件具有正温度系数特性,电阻随温度的升高而增大;温度稳定时,具有电阻弛豫现象。硅橡胶基体随温度变化体积发生变化是造成复合材料温度敏感性的主要原因;同时,温度变化也会影响电子跃迁能力,进而影响到复合材料温度响应。橡胶基体的粘弹性以及试样具有一定厚度的尺寸效应是导致其温度响应滞后性的主要原因。     

光纤Bragg光栅振动传感器抗横向干扰设计

针对光纤Bragg光栅（FBG）振动传感器在使用过程中存在横向干扰的问题,对传感器探头结构和配合尺寸进行了优化设计,达到了抗横向干扰的效果。ANSYS模态分析表明,传感器的2阶、3阶、4阶模态谐振频率远大于1阶模态谐振动频率,可以有效避免传感器在使用过程中的交叉敏感问题。振动加载实验结果表明：在同等大小加速度激励下,传感器的横向输出占轴向输出的比例不超过3.47%,说明传感器具有良好的抗横向干扰能力。