光纤光栅传感技术在基坑监测中的应用

一直以来,如何实现基坑的自动化监测是基坑监测的热门研究方向之一,而传感器的选择是其中的重要一环。目前,应用在自动化监测当中的传感器种类有很多,但由于传感器的类型不统一,导致各类型监测设备的精度指标、监测参数不尽相同。光纤光栅传感器作为新型传感设备的出现,或许可以解决此项问题。根据光纤光栅自身的特点,结合深圳市某基坑的部分监测项目,在利用光纤光栅传感技术实施基坑监测上做了一定的尝试,尤其是光纤光栅传感器在进行设备安装的过程中总结出来的一些经验,为后续拟采用光纤光栅传感器进行自动化监测的项目提供一些参考。     

光纤光栅用于应变/温度传感初探

本文介绍了光纤光栅应变和温度传感的原理，完成了光纤光栅用于应变和温度传感器的初步实验。分析表明波长为８２７ｎｍ的光纤光栅应变灵敏度为０．６５ｐｍ／ｕε，温度灵敏度为５．２ｐｍ／Ｃ。     

基于光纤光栅传感器的电力电缆温度监测系统设计

本文针对电力电缆温度监测问题,提出一种基于光纤光栅原理的温度监测系统。文章首先对国内外目前的监测手段进行比较,然后提出一种经过敏化封装的高精度光纤光栅温度传感器,对监测系统进行阐述,最后进行实验测试,系统测试精度达±0.5℃,达到电力电缆测温精度要求,有利保障电力系统供电的可靠性和安全性。     

光纤光栅传感技术在煤矿安全监测系统中的应用

分析了光纤光栅传感技术原理及其优势,并介绍了其在煤矿安全监测系统中的典型应用。基于光纤光栅传感原理研制的各类矿用传感器可以实现对顶板压力、顶板离层、渗漏、采空区温度、竖井安全度、滑坡位移等的监测。     

基于光纤光栅的应变和温度同时测量传感技术的研究进展

从理论上分析了引起光纤光栅交叉敏感问题的物理机制、基于双波长矩阵法和双参量矩阵法的各种应变和温度同时测量方案;对各种方案进行了详细的分类,介绍其工作原理并分析了各自的优缺点;最后提出了新型光纤光栅(FBG)与非本征法珀干涉仪(EFPI)复合传感器,其中FBG对应变敏感,EFPI只受温度影响.     

光纤光栅温度应变同时测量传感技术研究进展

介绍了光纤光栅温度应变传感器的基本原理,对当前常用的实验方法进行了分类。简要介绍了参考光纤光栅法、双波长叠栅法、光纤Bragg光栅(FBG)与长周期光栅相结合的方法、不同包层直径光栅对法、纤芯掺杂法以及光纤光栅F-P腔法等方法的机理,并对每一种方案进行了详细的分析,讨论了其优缺点和改进方向。     

基于长周期光纤光栅的高灵敏度温度传感方案

长周期光纤光栅具有波长选择损耗的带阻滤波特性 .其谐振波长随光纤包层直径的减小而向长波方向漂移 .环境温度、外部折射率指数的变化会导致谐振波长位移 .由此提出一种敏感度增强的温度传感方案 .推导了长周期光纤光栅谐振波长与温度之间的关系模型 .在光纤纤芯中写入长周期光纤光栅 ,通过腐蚀方法减小其包层直径 ,随后在光栅外再涂覆聚合物包层 .用此器件测量所得温度传感特性 ,其实验结果与仿真结果基本一致。其温度灵敏度超过 5 .2 nm/℃ .     

光纤布拉格光栅温度传感实验特性研究

介绍了光纤布拉格光栅传感器测温原理,并通过实验对裸光纤光栅的温度特性进行了研究.实验采用恒温水浴装置,在室温至80℃温度范围内分别使用了中心波长位于1 550 nm附近的两只光纤布拉格光栅进行测量.实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内呈现较好的线性特性,与理论结果一致.此外,还研究了光纤光栅在实际应用中的问题.     

光纤光栅传感技术在大结构监测中的应用进展

在众多的传感器种类中,利用多个光纤光栅传感器可构成多路和分布式传感器等各种形式的光纤传感网络等优点,使它正在成为传感器领域中新的研究方向。光纤光栅传感器所具有的独特的技术优势使其非常适合用于桥梁、堤坝、建筑物、航空航天、航海、海洋石油平台及油田等大结构工程的监测。论述了该技术的特点和近年来在国外大结构中的应用。     

基于光纤光栅温度传感技术的面板坝渗漏监测系统

对某些水库渗漏位置的检查一般采用放空水库的办法来进行,这对于严重缺水的工农业生产来说,是一种极大的浪费,采用的基于光纤光栅温度传感技术的面板坝渗漏监测系统对混凝土面板堆石坝面板渗漏能实时、在线、长期可靠监测。用于传感和信号传输的光缆可以埋置于面板底部或中性面上以及其他需要的位置,不会因机械施工而损伤,具有施工干扰小、抗电磁干扰等特点,试验表明:系统可有效检测大坝渗漏情况。     

光纤光栅传感的实验研究¹

本文研究裸光纤光栅在轴向拉力作用下的应变特性，测出高掺杂光敏光纤的杨氏模量为（１．０６４Ｅ＋１１）Ｎ／ｍ＾２，给出了它的反射谱随温度变化的实验曲线，测得其受拉力作用时的断裂阈值为１．０７８Ｎ。     

基于光纤布拉格光栅传感技术的混凝土面板堆石坝渗漏监测模型

面板开裂导致渗漏是混凝土面板堆石坝最常见的病害之一,严重时甚至会引起溃坝事故。为了准确定位混凝土面板渗漏位置,提出了基于光纤光栅(FBG)传感技术的点热源(PHS)渗漏监测方法,利用点热源(PHS)在垫层中的降温特性来进行面板渗漏监测。为验证该方法的有效性,设计了混凝土面板堆石坝渗漏监测的模型试验,考虑渗漏通道位置、数量及蓄水水位影响,分别开展了六种不同工况下的渗漏监测试验,根据PHS的降温时程曲线定义渗漏判别指标,然后利用判别指标的分布定位面板渗漏位置。试验结果表明：越靠近面板渗漏位置,得到的判别指标变化越显著,对于渗漏更为敏感。通过相邻FBG监测结果能够确定渗漏发生的范围,识别结果与实际渗漏状态吻合,验证了该方法的可行性。     

光纤光栅液位传感技术研究

介绍了一种新型光纤光栅传感器的在液位测量方面的应用.随着外界应力的变化,光纤光栅的Bragg中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种精密的用光纤光栅作为敏感元件测量液面高度的方法,其灵敏度可达0.036 mm/pm,最后分析了系统中的关键环节.     

熊猫型保偏光纤光栅温度和压力传感特性研究

研究了保偏光纤光栅(PMFBG)的传感特性.在0MPa～2.5MPa的范围内对其压力敏感特性进行了研究,其两个偏振方向上的压力敏感系数分别为0.003274nm/MPa和0.004450nm/MPa;对其14℃～50℃范围内的温度敏感特性进行了研究,发现其两偏振方向上的温度敏感系数为0.0090nm/℃和0.0103nm/℃.从而得出保偏光纤光栅可以解决传感时温度压力交叉敏感问题的一种方法.     

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.     

基于光纤光栅传感的桥梁监测采集系统

光纤布喇格光栅对应力应变或温度微小变化而产生相应的中心波长变化,对该波长进行编码,利用角度调谐法布里-珀罗滤波器实现波长的调谐,指出了对解调仪同一通道选择传感器应参考中心波长的差异;通过光纤光栅传感器构建了一个实际应用的分布式光纤光栅传感采集网络,并结合嵌入式数据库,详细设计了采集系统软件模块,该系统在国内多座大型桥梁健康监测中得到应用,为桥梁健康监测系统提供了长期在线和准确可靠的海量数据.     

基于光纤传感稳态热容平衡模型的架空线路导线温度监测

架空线路温度监测过程中,受环境温度、日照等因素的影响,导致其监测数据失真,降低监测准确度。提出基于光纤传感器的架空线路导线温度监测方法。建立架空线路导线的稳态热容平衡模型,分析影响导线温度相关因素。通过光纤温度传感器得到热膨胀的反应系数,计算求得光纤布拉格光栅对温度变化的灵敏度系数,构建传感稳态热平衡方程。结合环境温度、风速和日照辐射等参数,利用导线温升公式计算出传感导线各部位热阻值,获得相对应温度监测数据,实现架空线路导线温度监测。实验结果表明,所提方法在不影响线路正常运行情况下,实验测得导线上表面、侧方位和下表面的温度分别为27.8℃、26.6℃和23.4℃,温度监测准确,误差小。     

基于应力分析的光纤光栅温度传感性能研究

光纤布拉格光栅（FBG）埋入后,由于FBG和基体材料的热膨胀系数不同,当温度变化时,基体材料对FBG会产生轴向和横向应力.由温度变化引起的轴向和横向应力会引起FBG的波长移位,从而对FBG的温度灵敏度产生影响.讨论了FBG自由膨胀、受轴向应力和受横向应力的情况下产生的波长移位,以FBG埋入水泥砂浆为例,用ANSYS软件对FBG所受应力进行了有限元分析,并得出FBG埋入水泥砂浆后的温度灵敏度为23.21 pm/℃,实验结果为23.592 pm/℃.有限元分析和实验结果一致.     

光纤光栅传感技术的原理与应用

简要介绍了光纤光栅传感技术的基本原理：通过测量波长的漂移实现对被测量的检测；介绍了光纤光栅所具备的传统光纤传感器所没有的特点：自定标和易于在同一根光纤内集成多个传感器复用；以及光纤光栅在高精度测温领域、高分辨率应变测量领域、高分辨率液位测量领域三大方面的应用。