基于光纤光栅传感系统的入侵信号识别

介绍了一种基于光纤光栅传感器的周界检测系统中的信号处理方法,即时频数据分析法。在时域信号分析的基础上,通过将时域信号进行频域转换来进行入侵信号的模式识别及分析,并利用MATLAB仿真计算结果加以验证。试验结果表明该方法可以提升系统识别不同的入侵行为的能力,解决了纯时域分析下难实现的模式识别问题。     

基于分布式光纤传感的防热结构损伤识别研究

防隔热结构已大量应用在工程中,其健康状态对结构安全至关重要。为了监测隔热层粘接结构的健康状态,该文提出了一种基于分布式光纤传感器的防热粘接结构的损伤识别和监测方法。利用有限元法对带损伤试件承受弯曲载荷的过程进行了数值模拟,通过模拟的应变结果确定含有脱粘、裂纹两种损伤试件的应变趋势,作为判断结构失效的分类依据。通过对带有脱粘和裂纹缺陷的试件进行实验识别并定位损伤位置,监测试件的健康状况。研究结果表明,根据结构受载状态下的应变趋势可以判断试件是否发生脱粘或裂纹损伤,从而实现对结构的健康状态监测。     

基于光纤光栅的结构应变模态测试及参数识别

以光纤光栅传感器为测量手段实现了基于快速应变响应的结构模态分析。根据位移模态分析的基本原理,推导了应变模态参数识别算法,能够仅根据应变响应数据计算结构的模态参数。搭建了一套采样率为5 000Hz的光纤光栅快速应变采集系统,进行了等截面悬臂梁的光纤光栅应变模态试验并识别了悬臂梁的前5阶模态参数。光纤光栅方法与有限元分析结果相比,固有频率相对误差小于0.6%,比基于电传感器的位移模态测试结果更接近理论值。基于光纤光栅的应变模态分析方法附加质量小,能够适应更复杂的测量环境,具有一定的应用价值。     

基于光纤光栅的T形节点结构损伤识别

T形加强筋是船体主要强度件,介绍了T形节点结构在船体结构稳定性上的关键作用;分析了光纤光栅传感器的独特优点,推导了光纤光栅应变传感原理;根据T形节点结构特点,搭建了一套基于光纤光栅应变传感网络的结构损伤识别系统;构建了T形节点结构的两种不同损伤状态,运用不同载荷作用下结构应变值变化趋势直接判断了损伤存在性和损伤位置;对传感网络的应变值进行归一化处理,结合支持向量机算法识别了T形节点结构的损伤程度,其最大识别偏差为3.43%;实验结果表明光纤光栅传感网络在大型复杂结构健康监测中具有广泛的应用前景。     

基于光纤智能夹层的损伤检测系统

介绍了基于光纤智能夹层的损伤检测系统以及该系统的两个关键技术:光纤传感器与材料结构集成以及与静载荷损伤检测算法。标准化、模块化的光纤智能夹层是光纤智能夹层解决了光纤传感器与结构集成的一种实用方法。用聚酰亚胺光制作的纤智能夹层便于存储、运输和埋置,并且可以很方便地埋入或粘贴材料结构,埋入结构对结构的强度和传感器的灵敏度影响不大。为了适应Bragg光栅解调仪的解调速度,本系统采用基于静载荷损伤识别算法。该算法只要求使用结构应变参数,并不需要使用挠度、位移等参数;不需要建立结构的有限元模型;不需要使用优化算法。因此,该算法具有高效、成本低的优点。所设计的软件通用性好,可应用于不同结构和不同类型的损伤。该系统应用于机翼盒段,并成功地实现对盒段上螺钉松动的检测。     

基于光纤传感的形状传感发展研究

光纤传感技术是近年来新兴的一种传感技术, 在众多领域中得到了广泛的关注和研究。归纳总结了光纤形状传感技术研究的主要进展, 讨论了基于光纤光栅传感和分布式传感的光纤形状传感技术的基本原理, 介绍了形状重构的理论框架——Frenet-Serret公式, 分析了分布式光纤形状传感技术研究中的关键问题, 并在此基础上对分布式光纤形状传感技术的研究前景进行了展望。     

光纤光栅传感系统的信号解调

首先介绍了光纤光栅的基本知识,再分别介绍了几种典型解调方法的工作原理、性能和特点,给出了其工作原理图,并对各种解调方法的优缺点进行了论述。提出了一种基于CCD的光纤光栅传感解调系统,该系统采用反射式成像系统,用CCD作为探测器,并利用可编程逻辑器件FPGA设计驱动电路和信号处理电路,实现了一种体积小、结构简单,解调速度快,可以实时测量的波长解调系统,为光纤光栅解调技术的实际应用和光纤光栅传感解调系统的设计提供了理论依据。     

光纤光栅传感系统信号解调技术的研究

光纤光栅传感是光纤光栅的重要应用之一,波长信号的解调是实现光纤光栅传感网络的关键。介绍了布喇格光纤光栅(FBG)传感的基本原理,对比FBG说明了长周期光纤光栅(LPG)的特点。阐述了基于长周期光栅的布喇格光纤光栅的解调技术,详细阐述了用长周期光纤光栅来解调布喇格光纤光栅的具体方案及技术。     

相移光纤光栅应变传感特性的实验研究

用非平衡Mach-Zehnder干涉仪检测动态应变在相移光纤光栅中感生的波长变化,对2.1kHz信号进行FFT(快速傅立叶变换)频谱分析得到了2.1×10-2με(1με=1×10-6应变)的应变分辨率(信号分析带宽5kHz)。     

基于深度神经网络的光纤传感识别算法

为解决光纤传感过程中不同类型事件信号混叠造成识别概率降低的问题,搭建了一种采用差分相关计算的双光纤传感结构,并在此基础上提出了基于深度神经网络的信号识别算法。首先利用双光纤回波信号计算相关系数,再通过不同事件类型信号特征设置阈值范围,从而通过相关计算与阈值滤波提高信噪比。设计了包含三个隐藏层的深度神经网络模型,以分离输入层与相关运算层的形式完成低频噪声抑制与信号混叠解调的目的。实验分别对三种常见入侵事件进行测试,并在此基础上分析了不同算法对组合事件的识别概率。结果显示三种事件的回波谱形具有显著特征。三种算法对单一触发事件的识别概率均在95%以上,该算法的识别均值为98.5%。当两个事件同时触发时,三种算法的平均识别概率分别为73.4%、 84.5%和96.4%。当三个事件同时触发时,三种算法的平均识别概率分别为65.2%、78.3%和93.5%。可见,该算法在光纤传感中信号存在干扰及混叠时具有更好的识别效果。     

F-P光纤传感器及光纤Bragg光栅传感器应用于光纤智能夹层的研究

本文对嵌入F-P光纤传感器和Bragg光栅光纤传感器的光纤智能夹层进行了研究,实现了对应变的测量。通过对光纤智能夹层的理论分析和试验研究,分析了应变对传感系数的影响,研究了F-P光纤传感器检测的应变与所受的载荷及Bragg光栅传感器波长变化量与应变之间的关系。     

基于光纤Bragg光栅的滤波技术

介绍了国际上最新的基于光纤Bragg光栅的光纤滤波技术发展情况，详细阐述了分布反馈式光纤Bragg光栅滤波器、多波长选择光纤Bragg光栅滤波器、应用光纤Bragg光栅的Michelson干涉型（MI）滤波器以及光纤Bragg光栅滤波耦合器的理论难点、基本原理及其应用。     

应用光纤Bragg光栅测量混凝土结构内部应变

采用与土木工程施工特点相适应的传感器工艺与保护方法，将光纤Bragg光栅（FBG）埋于正在建设的呼兰河大桥预应力箱梁中，测量了预应力张拉过程中混凝土结构内部的应变变化。结果表明，FBG显示了良好的传感性能，能够监测混凝土内部应变状态，发挥出成活率高、绝对值测量和寿命长等优势，为建立结构健康监测系统奠定了基础。     

基于改进压缩感知的缺损光纤Bragg光栅传感信号修复方法

光纤光栅传感在实际的应用中,存在采样信号数据丢失问题,该文提出一种改进重构算法的压缩感知信号修复方法。根据缺损信号特征,选取与之匹配的观测矩阵与稀疏字典。基于压缩感知重构算法,提出匹配光纤布拉格光栅(FBG)信号特征的自适应阈值函数,同时增设阈值判决条件。分析了信号修复与传感测量精度的关系,采用重建信号的寻峰误差来验证信号的修复效果。仿真结果显示,在FBG光谱数据缺失30%的情况下,恢复信号的平均相对误差为10-6;均方根误差为0.0707,比对比算法低0.0232~0.1159;且系统平均运行时间远低于对比算法,表明采用该文算法修复缺损的FBG传感信号具有较高的重构精度与较好的实用性。     

光纤光册中光弹效应的研究

在使用相位掩模板技术写入光纤光栅（FBG）时，观察到，当夹固光纤的张力不一样时，光栅写入时所监视到的布喇格波长也不一样，利用这种现象，直接探测了FBG中的光弹效应，通过对实验数据的分析计算发现，光纤的有效应变光系数不是常数，而是随着光纤轴向应变的增大而略微增大，这和通常的说法不一样。     

Novel Distributed Fiber Bragg Grating Sensing System Based on M-Z Interferometer

One of the problems in using grating sensors is how to measure a small Bragg wavelength shift accurately. Nowadays demodulation techniques are mainly based on the edge filter, tunable filter, or interferometric scanning methods. Interferometric demodulation is widely accepted as the technology which can provide the high sensitivity. An interrogation system using the interferometric scanning method is presented, in which an unbalanced fiber M-Z interferometer is used as the wavelength scanner for temperature measurement. A novel fiber Bragg grating sensor system based on M-Z interferometric demodulation technique is presented in this paper. The temperature sensitivity measured in the experiment is almost consistent with that obtained from the theoretic calculation.     

光纤电流传感器

单模光纤电流传感器在不断克服线双折射对 Faraday 效应的干扰中发展;多模光纤电流传感器具有可靠稳定的特性,容易实现实用化。     

一种基于光纤布拉格光栅的新型多址干扰消除方案

在强度调制、直接探测的光码分多址(CDMA)通信系统中,为了有效克服并发用户数之间的多址干扰,提高系统的通信性能,根据组信息,针对由光正交码(OOC)和修正素数码(MPC)构成的扩时/跳频地址码MPC/OOC,提出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的多址干扰消除方案,并详细分析了采用这种多址干扰消除方案的光CDMA通信系统的性能。结果表明,这种基于光纤布拉格光栅的多址干扰消除方案,可以很好地消除光CDMA通信系统中的多址干扰,提高系统的用户数和误码率性能。     

一种改进型的管状光纤光栅温度补偿封装实验

本文提出一种改进型的管状小型化光纤光栅温度补偿封装技术,这种方法是基于双金属结构来实现无源温度补偿功能。与其他双金属结构相比,其优势在于可以实现封装结构的管状小型化,尺寸可小于Φ5mm×50mm(D×L)。在0℃-75℃范围内,该封装结构的光栅温度系数小于1pm/℃,完全达到实用化指标性能。