一种简易测试光纤光栅应变测量系统的方法

针对光纤光栅应变测量系统应用测试问题,基于悬臂等强度梁应变实验,对比理论计算、光纤光栅应变传感器及电阻应变片的三种应变测量方法,得出光纤光栅应变测量系统具有较好的可靠性和准确性。以国外可靠光纤光栅应变测量系统为参照,提出了简易测量光纤光栅应变传感器和光纤光栅传感分析仪性能的方法。针对准分布式监测问题,主要分析了光分路器对光纤光栅传感应变测量的影响。上述分析为光纤光栅应变测量系统在工程中的应用提供充分依据。     

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...     

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。     

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.     

光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究

从光纤布拉格光栅温度传感模型出发,对光纤布拉格光栅温度传感的理论进行了分析,并通过实验对裸光栅的温度特性进行了研究,推导出了光纤布拉格光栅温度传感的一阶有效线性灵敏度系数的解析式。实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内具有良好的线性特性,与理论结果基本一致。表明光纤光栅温度传感的理论模型具有良好的实验基础。     

基于交叉式Czerny-Turner结构的光纤光栅解调光路设计及像差校正

为满足光纤光栅传感系统的解调仪器高分辨力、微型化的需求,针对光纤光栅传感1 550 nm波段设计了光谱成像法光纤光栅解调系统的分光光路系统.成像系统形式采用交叉式Czerny-Turner结构,分析了使用超环面镜代替球面镜、在结构中加入额外的柱面透镜或柱面反射镜以及使衍射光栅工作在发散光条件下的3种校正像散方法的特点,最终选用使衍射光栅工作在发散光条件下的校正像散方法,实现在不加入附加光学元件条件下的像散校正,同时采用小角度入射的方法减小系统彗差.通过Zemax对成像系统进行了参数优化与光线追迹分析,优化结果证明了上述像差校正方法适用于光纤光栅解调.在解调光谱范围内,可明显分开波长间隔为1 nm的光斑,满足光纤光栅解调的分辨力需求.     

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.     

光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究

从光纤布拉格光栅温度传感模型出发,对光纤布拉格光栅温度传感的理论进行了分析,并通过实验对裸光栅的温度特性进行了研究,推导出了光纤布拉格光栅温度传感的一阶有效线性灵敏度系数的解析式.实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内具有良好的线性特性,与理论结果基本一致.表明光纤光栅温度传感的理论模型具有良好的实验基础.     

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。     

光纤布拉格光栅应变与温度传感特性及其实验分析

对光纤布拉格光栅应变与温度传感特性进行了分析，理论计算了波长变化对传感系数的影响，提出了光纤光栅应变传感的温度补偿方法，并理论分析了光纤光栅温度和应变传感的耦合作用，最后，通过材料实验与等强度梁实验研究与分析了光纤光栅的应变与温度传感特性。理论分析与实验结果表明，两者吻合很好，光纤光栅的波长变化与应变和温度存在很好的线性关系，波长变化对传感系数的影响很小。     

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．     

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.     

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℃.     

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。     

光纤光栅传感技术在桥梁静载试验中的应用

光纤光栅传感技术作为工程结构监测的一种全新方法,因其具有较高的性价比而备受青睐;以桥梁静载试验为例,详细介绍了光纤光栅传感原理和布设工艺;根据静载试验得出的应力应变数据对桥梁健康状况加以分析表明:光纤光栅传感技术性能稳定、数据能较好反映出实桥在荷载作用下的健康状况。     

相移光纤光栅透射光谱特性研究

基于模耦合理论,利用传输矩阵法系统地分析了相移光纤光栅的透射谱特点.结果表明,相移光栅可在透射谱阻带中打开线宽极窄的一个或多个透射窗口,通过对相移光栅在不同相移量、不同位置、不同相移个数、不同kL值时的传输光谱特性进行分析研究,得到了影响其透射率以及其线宽和位置的主要因素.这些结果将对相移光纤光栅在滤波、波分复用、光纤激光器和光纤光栅传感系统的实际制作及应用有重要的指导意义.     

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。     

光纤光栅在线制备技术研究进展

光纤(布喇格)光栅是一种重要的光纤光学器件,在光纤通信、传感等领域被大量应用。在现阶段,光纤光栅几乎全部是在光纤静止的状态制备,再将光栅焊接组成光纤光栅阵列或网络。这种制备光栅并焊接形成光纤光栅网络的方式,效率低、光栅抗拉强度低,不能满足物联网建设的需求。解决这个问题的途径是发展拉丝塔上在线制备光栅技术。介绍了光纤光栅制备技术的发展历史以及在光纤拉丝塔上在线制备光栅的研究现状。采用相位掩模法在拉丝塔上在线连续制备光栅,可以制备光栅中心波长一致性、反射率一致性和光栅谱型一致性均较好的弱光栅阵列,可以用于研制基于全同弱光栅的光纤光栅传感网。     

基于光纤传感技术的易燃易爆气体泄漏监测研究

针对目前易燃易爆气体泄漏监测手段的不足,提出了一种使用光纤光栅传感技术进行实时监测的方法。根据实际工况搭建了管道输气系统,使用空气作为传输介质模拟了易燃易爆气体发生泄漏的过程。通过对监测点管道的振动加速度进行采集,利用降噪和傅里叶、变换的信号处理手段,对振动波形进行分析。结果表明:在管道发生泄漏时,管道振动的振动加速度会发生一定程度的减小,振动主频会略微变大。通过光纤光栅传感技术,对振动特征参数进行分析和计算,可实现管道泄漏点准确定位。     

基于相移布喇格光纤光栅的折射率传感实验研究

利用图解法求解光纤特征方程,获得腐蚀过程和传感过程中光纤光栅的光谱特性,设计了光纤光栅的部分腐蚀方案,采用氢氟酸溶液腐蚀制作相移布喇格光纤光栅。对光纤光栅进行部分腐蚀,将形成相移光纤光栅。根据相移光纤光栅的特性,讨论了利用反射光光强解调的方式,该方式具有结构简单且对温度不敏感的优点。