基于光纤光栅PGCD的材料冲击试验研究

光纤光栅抗电磁干扰和易于构成分布式光纤传感网络,对设备健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试具有独特优势。波长编码信号解调系统的频率低是制约光纤光栅传感器在高频信号环境下使用的关键问题之一,采用M-Z干涉技术,设计了一套基于相位载波(PGC)的相位解调方法的光纤光栅高频解调系统,对正弦信号激励和冲击试验产生的信号进行了测试和分析,取得了比较理想的试验结果,实现了10 kHz频率范围内高频信号的检测。     

基于线阵图像传感器的光纤光栅传感解调技术

对比线阵CCD，CMOS图像传感器和InGaAs图像传感器的原理、特点和性能，提出了基于InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调技术，并设计了基于线阵InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调系统，而且通过计算机控制单独对应力和温度变化进行了测量实验，得到了理想的结果．基于线阵InGaAs图像传感器的解调系统不但测量精度和分辨率很高，而且基本上实现了光纤光栅传感的智能化，为光纤光栅传感的工业化奠定了基础，具有很好的应用前景.     

一种对偏振敏感的光频域反射光纤布拉格光栅传感系统解调方案

为解决光纤光栅传感系统对横向应变的测量问题,提出了一种基于光频域反射技术的对偏振敏感的准分布式光纤布拉格光栅传感系统解调方案,该方案通过跟踪光纤光栅传感系统的偏振相关损耗为横向应变的测量提供信息.建立了系统的理论模型,分析了均匀光纤布拉格光栅在准分布式系统中的偏振特性以及偏振敏感的解调系统原理,讨论了该方案在测量横向应变的优越性,以光栅长度和双折射量值作为参数,对传感系统的偏振相关损耗变化规律进行研究.研究结果表明,本文提出的方案可以为在准分布光纤光栅传感系统中根据偏振相关损耗的变化实现对横向应变的准确测量提供理论依据.     

LabVIEW实现光纤光栅传感解调

结合虚拟仪器技术和光纤光栅传感技术,自行设计了一套光纤光栅传感解调系统.系统采用匹配解调法实现波长编码传感信号的解调,匹配光栅由压电陶瓷驱动,压电陶瓷上施加了正弦电压,从而传感信息转换为解调信号在一个正弦周期内相邻两波谷之间的时间间隔.LabVIEW解调程序是解调系统的关键部分,实现数据采集控制,解调信号提取,过程运算和结果显示.通过线性标定实验得到系统的传感解调特性,系统用于应变测量,应变分辨力为1με.     

基于压电陶瓷相位调制器的外调制相位生成载波法研究

对基于压电换能器PZT(Piezoelectric Transducer)的外调制相位生成载波PGC(Phase-Generated Carrier)法进行了深入的理论分析和实验研究.PZT光纤相位调制器利用电致伸缩效应来改变缠绕在其上面的光纤的长度,进而实现对光纤中光相位的周期性调制.在马赫曾德尔光纤干涉仪MZI(Mach-Zehnder Interferometer)的参考臂中加入该光纤相位调制器便可以将载波信号调制到光纤干涉仪的输出信号当中.计算机仿真分析了调制参数对PGC解调结果的影响.并通过实验验证了这种调制解调方案的可行性.利用美国国家仪器公司的数据采集系统及Labview编写的解调算法,在臂长为200 m的MZI中成功实现了相位解调,恢复出MZI传感臂中的原始相位信息,解调信号与原始信号的相关系数在0.99以上.     

FBG温度传感的多路解调方法

提出了一种基于匹配光纤布拉格光栅的光栅温度传感新型多路解调方案,利用微机控制步进电机对多路匹配光栅施加压力和拉力从而与测量光栅匹配,达到对温度传感信号的解调。并对实验数据进行处理,建立了系统的响应特性模型。实验结果证明,该解调方法测量简单,重复性好,准确度较高。     

基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

光纤Bragg传感器的解调方法

本文介绍了光纤光栅传感的一般原理,综述了光纤光栅传感系统的多种解调方法,最后对以上各种解调技术的优缺点进行了分析和讨论.     

基于温控Bragg光栅滤波器的光纤Bragg光栅动态应变传感系统

描述了一种基于温控光纤光栅解调的光纤光栅动态高精度应力测量系统.传感光纤光栅的Bragg反射光受到动态应力调制,反射光其后入射到温控光纤光栅滤波器,传感系统通过测量温控光纤光栅的透射光强变化实现了动态应力解调.温控调节温控光纤光栅,使传感系统始终处于透射光强对应力变化最敏感的最佳状态.利用光纤光栅滤波器的大斜率特性,实现了高动态精度的动态应力传感.以简支梁的自由振动作为研究对象,在有效探测简支梁带宽为1～3 200 Hz的谐振频率范围内获得了高达6.7×10-10ε/Hz1/2的动态应力测量精度.     

基于多频相位生成载波的光纤振动传感技术研究

为了满足周界安防区域数目扩增的需求,提出了一种基于多频相位生成载波的光纤振动传感技术,利用多个相位调制器实现了不同振动信号的频谱搬移,采用微分交叉相乘算法开展了多路干涉信号的相位解调,进行了相位生成载波调制深度的选值分析,并搭建了基于直线型萨格奈克干涉原理的多通道光纤振动传感实验系统。实验结果表明,干涉信号频谱含有多频载波成分与频谱搬移的边带成分,经解调可获得准确的振动信号,其频谱信噪比平均为27.3 dB,谐波失真度平均为8.22%,并在模拟应用场景中对人为敲击信号进行了准确解调,从而为本系统在交通领域的多防区周界安防应用提供了参考。     

光纤布拉格光栅传感技术在隧道火灾监测中的应用研究

针对公路隧道存在潜在的火灾问题,提出一种利用环氧树脂封装而成的光纤布拉格光栅传感器对隧道火灾进行监测,分析了其基本原理及温度传感特性,实验结果表明封装后的光纤光栅的温度传感灵敏度约是裸光栅的2.75倍.再利用光纤光栅多区波分复用技术,设计了一套基于光纤布拉格光栅传感技术的隧道火灾报警监测系统.结合现场模拟监测实验,证明该系统灵敏度高、数据准确,能够对隧道火灾报警方位进行精确判断,为隧道火灾的预警和救灾赢得时间.     

基于最小二乘法的光纤光栅Bragg波长直线拟合

针对基于可调谐法布里珀罗(F-P)滤波器的光纤光栅解调系统存在波长解调准确度不够高的问题,从理论上系统地分析了在解调过程中对光纤光栅B ragg波长进行直线拟合的可行性,即光纤光栅B ragg波长与F-P滤波器的调谐电压之间存在线性相关性。在实验研究的基础上,用最小二乘法对光纤光栅B ragg波长和F-P滤波器的调谐电压进行直线拟合,结果表明:它们之间的确存在密切的线性相关性。为提高拟合的效果,提出了分段直线拟合,它可以使测量误差降低至少1个数量级,从而提高了F-P滤波器光纤光栅解调系统的准确度。     

光纤光栅传感阵列的数据融合分析

针对一种结合神经网络技术对光纤光栅传感阵列信号进行分析的方案.以光纤光栅为传感元件,混凝土简支梁模板为研究对象,BP神经网络为信号处理方法,研究了光纤光栅传感阵列和BP神经网络技术在载荷应变损伤监测中的应用.通过有限元法对模板试件的应变分布进行分析,确定光纤光栅应变传感阵列的合理位置,用液压机进行加载实验.通过BP神经网络对这些离散的应变信号进行数据融合,反向分析模板试件的载荷.实验表明,在加载范围0～110 kN内,识别样本相对误差均在3%以下,均方误差小于1 kN.     

结构健康监测用光纤Bragg光栅温度补偿研究

阐述了光纤Bragg光栅及多光栅温度补偿法基本原理,推导出温度补偿公式。在光纤Bragg光栅应变灵敏系数标定及钢架静力试验过程中进行温度补偿,试验结果显示光纤Bragg光栅温度计能够准确测量温度干扰。     

光纤光栅传感器在公路隧道衬砌结构安全监测中的应用

从工程实用角度归纳了光纤光栅传感器相对于其他传统监测仪器的主要优势,阐述了其在隧道结构安全监测中的适宜性.在此基础上结合某公路隧道衬砌结构的薄弱部位和具体条件,设计了现场自动化监测和无线数据通信系统,采用光纤光栅传感器对隧道支护结构的变形和受力状态进行了实时监测实验,结果真实有效地反映了结构物的运行性态,表明光纤光栅传感器在公路隧道结构安全监测中具有良好的实用效果.     

聚合物光纤布拉格光栅轴向应变传感特性研究

针对固体火箭发动机纤维缠绕壳体状态监测中局部可能出现大应变情况,论证了采用聚合物光纤布拉格光栅(poly-mer optieal fiber Bragg grating,POFBG)传感器对大应变进行检测的可行性,分析了聚合物光纤光栅的工作原理,考虑到聚合物光纤材料特性与石英光纤的差异,建立了引入二次项因素的应变、温度传感模型,并通过MATLAB对聚合物光纤布拉格光栅的应变和温度变化进行了数值仿真.结果表明,反射波长随温度的升高而减小,温度漂移呈现非线性,这与文献报道的实验结果比较吻合.     

光纤Bragg 光栅的谐振传感实验研究

利用微悬臂梁对光纤Ｂｒａｇｇ光栅的振动传感特性进行了实验研究,其频率传感范围达到２．５ｋＨｚ,并给出了实验拟合曲线。研究表明：光纤Ｂｒａｇｇ光栅反射波长漂移的扫描平均值△λ对微悬臂梁的谐振频率υｎ响应灵敏。     

强度解调的光纤光栅高频传感系统研究

摘要：在对光纤光栅强度解调方法研究的基础上,利用FastFET放大器AD8065设计了高频光电转换电路,并基于边缘滤波强度解调原理构建了光纤光栅高频振动解调系统。该系统具有成本低、解调速度快等特点。在实验中,使用电子电路仿真软件Multisim的仿真实验与构建的光纤光栅高频振动解调系统进行对比。仿真实验和实际实验结果均表明,光纤光栅高频振动解调系统的振动测量具有良好的幅频响应,频率响应范围可达5Hz~1000Hz,为光纤光栅高频动态测量提供了一种新的可靠手段。     

基于OCDMA系统的光纤光栅频谱特性分析

该文研究了光纤布拉格光栅阵列的反射谱,分析了几种不同的切趾函数对旁瓣的影响。讨论了啁啾光栅的反射谱性能,结论表明了啁啾系数和折射率调制深度是影响啁啾光栅反射谱特性的主要因素,通过切趾技术可以改善啁啾光栅的性能,使其适用于OCDMA系统。重点分析了相移超结构光纤光栅(SSFBG)的原理,并设计出了一种码长31的gold码SSFBG编解码器,仿真了其反射谱曲线。