基于Mach-Zehnder干涉的光子晶体光纤传感技术研究进展

近年来,随着光纤传感器技术研究领域的不断发展,各式各样的光纤传感结构脱颖而出.其中,采用光子晶体光纤与Mach-Zehnder干涉相结合方式的传感研究引起了学术界广泛关注.分析了国内外基于Mach-Zehnder干涉的光子晶体光纤传感技术的研究进展,介绍了这种技术在折射率测量、温度和多参数测量、应变与曲率测量等应用的传感结构,并对其发展前景进行了展望.     

埋入式FBG混凝土应变传感器特性研究

光纤光栅传感技术在混凝土结构健康监测中具有广泛应用前景。研究了一种埋入式光纤光栅混凝土应变传感器,从力学角度理论分析了埋入式光纤光栅应变传感器的工作原理,并对传感器的结构和制作工艺上展开了详细的分析和有限元验证,并对传感器的性能进行了试验研究,试验结果表明:该结构的传感器具有较好的重复性、一致性和温度补偿特性。     

双F-P型高温/应变复合光纤传感器

针对机电设备多状态监测的需求,提出了一种新双F-P腔光纤温度/应变复合传感模型。该光纤复合传感器采用纯石英光纤作为材料,通过化学腐蚀法及使用准直毛细管制作了双F-P腔,分别用以温度和应变测量,并对制作的传感器进行了传感性能的模拟仿真和实验验证。实验结果表明:该双F-P腔光纤复合传感器测量的最高温度为1 000℃,温度灵敏度为10.998 pm/℃,满量程温度测量误差小于2%;该双F-P腔光纤复合传感器测量的最大应变为10 000με,应变灵敏度为3.268μm/με,应变测量误差小于2%。所提出的双F-P腔温度/应变光纤复合传感器实现了温度和应变的同时测量,可用于机电装备同一位置的温度、应变测量。     

分布式光纤传感器应变传递性能分析及试验研究

分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现应变、温度的长距离分布式检测,适用于土木工程结构的健康监测.应变量测的准确性是进行结构健康诊断和评估的关键,其中影响分布式光纤传感技术应变测量精度的因素除了设备自身性能,还与感应结构应变信号的分布式光纤传感器的应变传递性能有关.从理论上分析了传感光纤特性、粘结剂物理性质、...     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

光纤bragg光栅在煤矿安全中的应用探讨

介绍了光纤bragg光栅传感原理,阐述了光纤bragg光栅传感技术在矿山防治煤岩动力灾害、火灾和水灾中的应用。基于光纤bragg光栅传感原理研制的传感器通过测量光的波长可测量应变、应力、温度、位移、压强等物理量,具有抗电磁干扰、易于传输、测量精确和准分布式测量等优点,在煤矿安全监测中具有广泛的应用前景。     

一种基于等强度梁的光纤光栅高频振动传感器

以光纤光栅为敏感元件,设计了一种基于钢制等强度悬臂梁结构的高频振动传感器,该传感器由光纤光栅粘贴于等强度悬臂梁的表面而实现.运用材料力学原理对该等强度悬臂梁的共振频率和应变特性进行了推导.采用匹配滤波法解调光信号,并进行了传感探头优化设计,使该传感器实现了温度补偿.在不同环境温度下对任意频率的振动进行了测量实验,结果表明这种振动传感器可以实现高频振动信号的检测,实际上限频率达6 kHz,测量频率误差小于0.5%,能够实现温度补偿,且集成度高,结构轻便,具有广阔的实用前景.     

光纤法布里—珀罗传感技术及其工程应用

基于法布里—珀罗（F-P）干涉式原理的光纤应变传感器是近年来发展十分迅速的光纤传感器之一。综合目前已有的研发成果,介绍了光纤法布里—珀罗干涉仪（FFPI）的工作原理,包括本征型光纤法布里—珀罗干涉仪（IFPI）和非本征型法布里—珀罗干涉仪（EFPI）及其它基于FFPI原理的应变传感器,FFPI干涉腔腔长解调算法,应变式FFPI传感器类型,FFPI传感技术在结构应变监测中的应用,以及其相关问题与发展方向。     

基于光纤光栅应变传感器的监测系统设计

通过在桥梁、建筑等重大工程结构的具体实施应用中，对光纤光栅工程结构应变长期监测系统的设计方法、基本构成、传感网络的优化、系统的温度补偿、现场传感器的布设、保护工艺等诸多重要问题进行了分析和研究，并加以解决。应用此系统对大型重量级工作制钢吊车梁的加固进行了监测，通过与理论的对比表明采用光纤光栅应变传感网络对大型构件实现应变检测是可行的。     

光纤光栅与电阻应变片磁场环境下应变测量的试验研究

针对磁场对传感器工作性能的影响,借助等强度标准悬臂梁,研究光纤光栅和电阻应变片在磁场环境下的应变测量特性。给出2种传感器的应变传感方程,搭建磁场工作环境,分别采用电阻应变片和光纤光栅对磁场下悬臂梁的应变进行测量。结果表明:在有周期变化磁场工况下,电阻应变片的时域波形产生周期性的脉冲,脉冲大小与变化磁场的强度成正相关关系;光纤光栅传感器的测量结果则始终维持在理论计算值左右,不随磁场的变化而产生较大波动,证明了光纤光栅的抗电磁干扰特性。     

光纤F-P微弱磁场传感器

介绍了国外的光纤Ｆ－Ｐ微弱磁场传感器,讨论了它们的优缺点,并提出一种新的光纤Ｆ－Ｐ微弱磁场传感器结构。     

LD温度控制系统在光纤磁场传感器中的应用

光纤磁场传感器所使用的磁光晶体的法拉第旋转角会随着入射光波长的不同而不同,半导体激光器的工作温度对输出波长有很大影响。因此,必须对半导体激光器的工作温度进行高准确度的控制才能使光纤磁场传感器工作稳定。利用单片机驱动半导体致冷器对半导体激光器进行温度控制,不仅简单,而且温度控制稳定、准确度高。可使半导体激光器的输出波长保持稳定,保证了光纤磁场传感器的测量准确度。     

高灵敏度弱磁传感器研究

磁传感器在生物医学、资源探测和航空航天等领域有巨大的应用价值,基于原子自旋的弱磁传感器拥有目前最高的磁场测量灵敏度。但通常的方案采用射频场调制或远离共振的激光检测,前者增加了磁力仪的线宽,而后者对激光频率的锁定带来了困难。为了解决以上问题,提出了一种基于激光强度调制和圆二向色性检测的原子弱磁传感器方案,详细描述了其工作原理和系统构成,并对原子弱磁传感器的性能进行了测试。实验结果表明:原子弱磁传感器的磁共振线宽为22 Hz,在对恒定磁场进行30 min连续测量时,峰峰值抖动小于9 pT,灵敏度达到了0.12 pT/Hz1/2。     

Effect of the anisotropic magnetostriction on Terfenol-D based fiber Bragg grating magnetic sensors

In this work, we study the effect of anisotropic magnetostriction on Terfenol-D based fiber Bragg grating magnetic sensors under different types of magneto-mechanical loading. We demonstrate that a Terfenol-D rod is subjected to axial strain also when the magnetic field is perpendicular to the rod axis and as consequence we question the hypothesis of uniaxial behavior that is normally found in the literature for this kind of sensors. In order to address this issue, we propose a calibration model that introduces transverse sensitivity coefficients in good agreement with the experimental data. Moreover, the dependence of the sensitivity coefficients on the magnetic field intensity and mechanical prestress has been retrieved revealing that accurate magnetic measurements are possible only taking into account the transversal magnetostriction of Terfenol D.     

光纤高温传感器表面镀膜技术研究

在高温测试中,光纤高温传感器具有独特的优势,在制作光纤高温传感器过程中,镀膜技术是一个关键的环节。根据高温测试需要,选取了合适的镀膜材料,对氧化锌（ZnO）和氧化镁铝（MgAl2O4）的物理化学性质进行了介绍,同时根据材料特性选择了适合的镀膜方法,分别适用于黑体腔温度传感器的头部镀层和光纤光栅传感器表面镀膜,取得了良好的效果,达到了温度测量的要求。     

Strain sensors based on stress-annealed Co69Fe2Cr7Si8B14 amorphous ribbons

An application of the sensors in strain and load measurements for outdoor applications requires both high corrosion resistance and independence of measuring signal on long-term moisture of the surroundings. One of the best candidates for this field of application is a magnetoelastic sensor using the amorphous magnetic ribbons with negative magnetostriction. Two-coil strain sensors based on stress-annealed Co₆₉Fe₂Cr₇Si₈B₁₄ amorphous magnetic ribbons were designed, fabricated, and evaluated. Their sensitivity is much more higher compared with resistance gauges, allowing low-price electronic portable equipment for outdoor measurements.     

环状约束光纤热双金属片F-P腔温度传感器

提出一种改进的光纤法布里—珀罗(F-P)腔结构的热双金属片温度传感器。利用常见的法兰盘光纤连接器,以环状结构约束热双金属片的形变。给出环状约束具体有限元分析结果;环状约束可以简单改变环孔大小灵活适应不同量程的需要;实际制作了环状约束光纤热双金属片F-P腔温度传感器,进行了相关实际测试。     

线双折射对光纤光栅磁场传感器性能影响的理论分析

本文介绍了基于偏振效应的光纤光栅磁场传感器的工作机理。利用光纤光栅的偏振效应测量磁场可以克服以前传统测量磁场使用磁致伸缩材料不适合测量瞬态磁场的缺点,而且在传感头的设计上能够更加灵活。在传感头设计中,由于光纤本身存在的线双折射会对测量结果带来影响,为了明确双折射对光纤光栅磁场性能的影响,提高测量系统的准确爱,文中利用琼斯矩阵对光纤固有线双折射对传感器的测量特性的影响进行了理论推导和仿真分析,分别对稳态磁场和瞬态磁场受双折射的影响进行了仿真分析,为基于偏振效应的光纤光栅磁场传感器下一步实验研究提供了理论参考。     

埋入式F-P光纤应变传感器的疲劳性能试验研究

光纤传感器的研究应用代表着混凝土桥梁结构健康监测技术的发展趋势。针对基于白光干涉的埋入式F-P光纤应变传感器的测试原理及主要结构参数进行了分析，介绍了该传感器的制作工艺特点。通过对传感器的疲劳性能试验，验证了该传感器具有优良的精度稳定性和耐久性，满足桥梁施工现场复杂状况下混凝土结构应变监测的要求。     

Simultaneous strain and temperature measurements in composites using extrinsic Fabry–Perot interferometric and intrinsic rare-earth doped fiber sensors

This paper reports on a novel optical fiber-based sensing system for conducting simultaneous strain and temperature measurements. The sensor design involves the use for the first time of an extrinsic Fabry–Perot interferometric (EFPI) strain sensor in conjunction with a rare-earth doped fiber fluorescence decay-time based temperature sensor. The combined sensors were embedded in a carbon fiber reinforced composite system and evaluated. The feasibility of using this type of embedded sensor configuration for simultaneous strain and temperature measurements was demonstrated.