无外力影响光纤Bragg光栅封装温度传感器

双出头光纤光栅温度传感器很容易因传输线路受到外力作用而产生测试误差。为了解决这个问题,针对原型和增敏2种情况,分别提出无外力影响的新型封装方法,有效地阻止了外力对光纤光栅的影响,并在5~95℃进行了灵敏度标定和外力影响试验,同时,对比了在封装管内填充热良导体和不填充热良导体对温度传感特性的影响。结果表明:采用该工艺封装的光纤光栅温度传感器线性度很好,相关系数均达到0.999以上;原型封装的灵敏度与裸光栅一致,增敏封装的灵敏度是裸光栅的2.86倍;填充热良导体后的传感器对温度的响应速度获得提高,而灵敏度和线性度未受影响;当温度不变时,传感器两端受到80 N的外力作用时,波长读数不产生变化,达到了无外力影响的封装效果。     

镀镍过程对光纤Bragg光栅中心波长及传感特性的影响

光纤Bragg光栅(FBG)作为传感及信息传输器件,嵌入到金属中可获得光纤智能材料或结构。为了对FBG进行适当的增敏和保护封装,本文以化学镀加电镀的方法实现了FBG的有效封装,讨论了金属化过程中FBG中心波长漂移情况及金属化前后FBG反射谱变化情况,并对金属化后的FBG在外界温度为30~80 ℃进行了温度传感试验。结果表明：FBG在电镀镍过程中受到粒子沉积压应力作用,其中心波长减小,且减小速率先快后慢;镀镍层厚度为1.3 mm和1.0 mm的FBG的温度灵敏度分别为19.11 pm/℃和18.4 pm/℃。     

光纤Bragg光栅传感器的解调方法概述

在各种光纤传感器中,光纤Bragg光栅(FBG)传感器是近几年来研究的热点。研究光纤光栅传感器的关键问题是光纤光栅的信号解调,即波长微小移位的检测问题。概述了光纤光栅传感器解调原理,并从响应特性分类角度对光纤光栅的几种解调方法进行了分析比较。     

智能服装用光纤Bragg光栅的封装研究

介绍了智能服装用光纤Bragg光栅（FBG）的封装方法和前后的温度传感特性对比。FBG将被植入服装中,作为温度传感器测量人体体温,实现对穿着者的健康监护。提出了一种针对智能服装用FBG的封装。通过选择适当的封装材料并进行合理的封装工艺处理,使得封装后的FBG温度传感器的波长变化与人体体温的变化呈现出一种良好的线性关系,其灵敏度为30．3pm／℃。与裸光纤光栅的测试结果比较表明：其温度灵敏度系数提高了约3倍。     

光纤Bragg光栅传感器及其应用

基于光纤B ragg光栅(FBG)特点及传感原理,将其应用在电气设备的绝缘故障检测中。电气设备的绝缘故障发生之前,通常伴随热传递,而FBG对温度非常敏感,因而,可以通过FBG传感器监测温度来确定电气设备是否有绝缘故障发生。试验结果显示:FBG抗干扰能力强,可在恶劣环境下工作,且温度分辨力为0.1℃,能够得到较传统传感器更好的效果。介绍了一种通过监测温度来检测高压设备故障的方法,阐述了高压设备故障在线监测系统的功能和应用。     

基于平面膜片的高灵敏度光纤Bragg光栅压力传感器

提出了一种新颖的利用粘贴于平面圆形膜片环向上的光纤Bragg光栅来实现压力传感测量的高灵敏度压力传感器。推导了该传感器波长与压力之间的关系,得到了该传感器的压力响应灵敏度的解析表达式。从实验上获得了-4.8549fm/Pa的压力响应灵敏度,是裸光纤Bragg光栅压力响应灵敏度的1618.3倍。该传感器的压力响应具有很好的线性。同时指出,该传感器的压力响应灵敏度随着膜片的大小、材料的力学参量、光纤Bragg光栅粘贴位置的改变而改变。     

光纤Bragg光栅水听器的实验研究

根据光纤Bragg光栅的传感原理,提出了一种新型水听器———膜片式光纤Bragg光栅水听器,并对其可行性进行了研究。实验表明:膜片型光纤光栅水听器可准确检测水声信号。     

低温敏的双管式光纤Bragg光栅应变传感器的研究

机械构件由于荷载会产生应变,根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及所受荷载状况。研制了一种降低温度敏感性的双金属管光纤Bragg光栅应变传感器。利用内、外管材料热膨胀系数的差值,抵消光纤Bragg光栅由于热膨胀和热光效应引起的波长偏移,实现在应变测量过程中的温度补偿。内、外管之间采用螺纹结构连接,通过调整内管旋入外管的螺纹长度来调节传感器的测量范围和温度补偿效果。实验表明,该传感器的温度灵敏系数为2.62 pm/℃,是裸光栅温度灵敏度的25%;应变灵敏系数为1.215 pm/με,非线性误差为0.8%FS,滞后误差为3.6%FS,重复性误差为2.86%FS。     

光纤Bragg光栅压力传感特性研究

提出了以半导体硅材料作为光纤Bragg光栅(FBG)衬底的FBG压力传感密封型结构,并对其压力传感特性进行了研究,结果表明:FBG的中心反射波长漂移对压力呈现良好的线性响应特性,在0~35MPa的测压范围内,压力调谐灵敏度为0.034 nm/MPa,有良好的机械性能和稳定性能。通过对实验数据的拟合分析表明:采用这种材料,其中心波长和压力变化有着好的线性拟合度和重复性,且迟滞很小,它们的相关系数都达到0.99,在光传感领域具有实用价值。     

新型光纤Bragg光栅微型压力传感器

介绍了一种新型的光纤Bragg光栅微型压力传感器,这种压力传感器采用特殊的结构将作用在光纤横向的压力转换成沿光纤轴向的张力,从而实现对光纤横向压力的高灵敏度测量,传感器对横向压力的灵敏度可达到-4.55×10-3/MPa,比国外同类研究成果高出3个数量级。同时,该微型压力传感器的横向尺寸可做到几百个微米,因此,可以置于很小的空间中对压力进行测量,在工业和军事领域具有广泛的应用前景。     

光纤Bragg光栅与长周期光纤光栅比较及传感应用

阐述了光纤Bragg光栅(FBG)与长周期光纤光栅(LPFG)的常用制作方法、原理、特性,并对它们进行了比较,介绍了目前国内外光纤光栅的最新应用,特别是在传感领域的新应用。对今后的研究方向做了预测,适合于不同用途光纤光栅的写入技术有待于进一步提高,通过减小包层直径来改变光纤光栅特性的方法有待于进一步研究和利用,在折射率传感领域光纤光栅会有更广阔的天地。     

双反射峰光纤布拉格光栅调谐与传感研究

介绍了一种基于光纤光栅封装技术的双Bragg波长调谐及传感方案。封装光栅使之产生双反射峰,一个峰对应力更敏感,便于应力调谐,另一个则被温度增敏,更适用于温度调谐。应力调谐时采用了特殊机构,使光纤光栅的张应变与压应变连续并有良好的线性关系,独立调谐范围达5.64nm,温度为23℃至60℃时的独立调谐范围达1.48nm。     

光纤Bragg光栅的反射特性研究

阐述了由耦合模理论得到的光纤Bragg光栅的反射率的表达式 ,并且由此表达式导出了光纤Bragg光栅的反射特性 ,反射中心波长为λB=2 ·neff·Λ。进而理论分析了反射波长λ、光栅栅距Λ ,折射率微扰的最大值Δnmax、光栅区长度L和反射率Rg 之间的关系。     

ANSYS在光纤Bragg光栅加速度计设计中的应用

采用ANSYS软件,通过对光纤Bragg光栅加速度计的动态特性分析,进行了结构优化,并计算了优化结构的灵敏度和固有频率。参照有限元理论分析,进行光纤光栅加速度计的实验研究,获得了加速度计的灵敏度和固有频率。实验结果与理论值具有较好的一致性,说明利用有限元软件ANSYS对光纤Bragg光栅加速度计进行辅助设计是有效的手段之一。     

一种高精度光纤Bragg光栅传感器解调方法研究

为了提高光纤Bragg光栅(FBG)解调系统的波长解调精度,满足实际中高精度测量的需要,提出基于F-P可调谐滤波器和波长基准器,采用相关谱法和线性插值法相结合的处理技术。该方法不但可以有效地抑制噪声,而且,可以精确地检测波长漂移量。实验表明:采用此方法可使Bragg光栅波长分辨力和解调精度相对于传统的峰值检测法有很大提高,波长分辨力达到1 pm,温度测量精度达到±0.2℃。     

铠装光纤Bragg光栅温度传感器的研究

裸光纤Bragg光栅(FBG)的温度灵敏度约为10pm/℃。在铠装FBG温度传感器中,光栅粘贴于热膨胀系数较大的金属片(如Cu和Al)表面的线槽内。金属片受热膨胀将衍生出光栅的轴向热应变,从而提高光纤光栅的温度响应灵敏度。在采用波分复用技术中的FBG的传感网络方案中,串联的3只光栅均置于温度控制器中。实验表明:当温度从20℃升至80℃时,Cu制和Al制铠装FBG温度传感器的表观温度灵敏度分别约提高34. 3, 42. 7pm/℃,测量重复性分别为2. 3, 2. 8pm。