一种基片式光纤光栅应变增敏传感器

针对传统裸光栅直接粘贴式应变传感器应变灵敏度小的缺陷,提出了一种基片式光纤光栅应变增敏传感器,通过设计杠杆增敏结构的封装基片实现对光纤光栅的应变增敏.该传感器具有较大的应变放大机制,其测量精度与稳定性超过了裸光纤光栅.建立了该传感器的理论感知模型,并进行了与有限元仿真分析.由等强度悬臂梁标定实验可得该传感器实际应变灵敏度为6.122 pm/με,与理论结果和仿真结果一致,且线性度达到0.99998.通过动态激振实验对该应变增敏传感器的动态响应进行研究,实验结果表明该传感器能够在0～100 Hz范围内保持一致的增敏效果,能够良好的跟踪动态应变.该传感器在大型机械装备的健康监测与故障诊断方面具有良好的应用前景.     

光纤光栅压力传感器增敏技术发展评述

光纤光栅是利用光纤的光敏特性制成的新型光无源器件,在传感方面具有许多独特的优点.但光纤光栅本身压力灵敏度非常低,要想在实际测量中发挥作用,必须对其进行压力增敏.介绍了目前比较流行的几种压力增敏方式,分析了它们的优缺点和用途,并对光纤光栅压力传感器的发展做出展望.     

增敏微型FBG应变传感器设计

提出了一种两端夹持套管封装的光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器,其结构包括光纤光栅、夹持套管、尾纤3部分,夹持套管封装的传感器尺寸小,可以改变灵敏度系数,测量精度高,适用于应变较小、受尺寸限制的室内模型试验.测试结果表明:增敏微型FBG应变传感器灵敏度高、低噪、稳定可靠,在标距范围内线性关系良好,线性度均达到0.999以上,制作工艺简单,具有很高的实用价值.     

基于FBG的机器人柔性触觉传感器

为了满足机器人与外界环境、对象发生接触及交互作用时的触觉感知需求,提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的柔性触觉传感器．该传感器采用3×3 FBG阵列作为柔性传感元件,聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料构成双层柔性基体．介绍了传感器的传感原理并采用有限元方法对其弹性体进行力学仿真分析,基于标定实验平台完成该传感器的静态标定实验．传感器的空间分辨率为25mm,在10mm×10mm载荷施加单元下,对力的感知范围为0～7N,且传感器具有较好的线性度和灵敏度,重复性和一致性良好,力灵敏度为0.16nm/N．实验结果和分析研究都证明了柔性触觉传感器的可行性．该传感器与人体皮肤触感及结构极为相似,且布线简单、抗干扰能力强．     

一种FBG水听器探头增敏结构的研究

为了提高光纤布喇格光栅(FBG)水听器的声压灵敏度,提出了一种基于薄壳弹簧的增敏结构.通过增大声压作用面积,并将径向压力转化为FBG的轴向应变,使FBG对声压信号的敏感度增加了2 900倍.利用有限元软件ANSYS对结构进行优化设计后,制作了基于该增敏结构的水听器原型样品并在水箱中进行了实验.实验结果表明,利用该增敏结构将FBG的声压灵敏度提高了约2 264.6倍,基本实现了设计目的.     

安装于低模量基体的FBG传感器误差分析

FBG传感器广泛应用于基体结构的应变测量,由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体并非直接接触,导致测量应变产生一定的损失,因此需要研究光纤应变与基体应变的关系用以提高测量精度。建立了一个FBG传感器应变传递模型,并利用有限元验证其正确性,利用文中理论对各个参数对应变传递率的影响进行详细的分析;理论解和有限元解误差在3%以内。本文理论满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。     

FBG应变传感器的疲劳性能研究

将光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器埋入树脂基复合材料内部,采用试验的方法研究了传感器的疲劳性能.FBG应变监测曲线变化规律符合复合材料层合板疲劳理论,经历106次循环载荷作用过程后,最大应变测量相对误差为1.11％,保持了良好的应变测试能力和较高的测量精度.实验证明:FBG能够实现对交变应变、应力的监测,具有良好的抗疲劳能力,为重要结构服役过程中的在线损伤监测、剩余寿命预报以及材料破坏失效的预警奠定了重要基础.     

夹持式封装低温敏FBG应变传感器的设计

设计了一种两端夹持式封装的低温敏FBG应变传感器.利用金属内、外管产生的膨胀差值引起的光栅波长变化量,与热膨胀和热光效应引起的光栅波长变化量抵消,实现温度补偿,金属内、外管隔及隔温套管与夹持支座内部均采用粘结剂连接后实现对光纤光栅的封装.标定试验表明:该传感器的温度灵敏度为0.78 pm/ ℃,是裸光纤光栅温度灵敏度的7.2%,大大降低了对温度的灵敏性,应变灵敏度系数为1.377 pm/ ℃.     

基于光纤布拉格光栅湿度传感器的研究

文章基于光纤布拉格光栅对温度、湿度等敏感的基础上,分析了以聚酰亚胺（PI）薄膜为湿敏涂层,当湿度变化时,由于涂层的膨胀,导致光纤布拉格光栅产生应变,从而对湿度传感。理论分析与实验证明,光纤布拉格光栅湿度传感器是一种性能良好的湿度传感器。     

温度补偿的FBG式飞机驾驶杆力传感器

在理论分析飞机驾驶杆弹性元件受力后应变分布特征的基础上,设计了基于光纤布拉格光栅（FBG）的宽温度范围杆力传感器。在30℃～80℃温度范围内,通过对飞机驾驶杆弹性元件施加横向和纵向载荷,实验研究了基于FBG的宽温度范围飞机驾驶杆力传感器的响应特性。实验结果表明,该传感器的纵向和横向灵敏度分别为4.74pm/N和5.16pm/N,纵向和横向灵敏度的温度补偿误差分别为0.76%和0.54%。     

基于FBG传感器网络的结构应力定位

工程结构长期受到结构应力的作用,会产生微应变,导致结构的损伤积累和抗力衰减。为对应力进行定位,基于光纤Bragg光栅(FBG)传感器搭建了应力定位系统,通过一种基于参考数据的算法对金属铝板的应力位置进行识别研究。结果表明:该方法具有较高的精度与稳定性,预测误差在厘米量级。     

变宽度悬臂梁的FBG流速传感器

通过对光纤传感器进行设计,提出了一种基于变宽度悬臂梁的光纤(Bragg)光栅(FBG)流速传感器.传感部分由不锈钢材质的悬臂梁和粘贴在其特定位置上的FBG构成,悬臂梁采用等腰梯形和矩形相结合的外形结构设计,传感头两部分之间的衔接不需要用销子固定,整个传感头浑然一体,无额外附加重量,制作方法简易,且实验设置参考光栅,实验结果不受温度变化的影响.实验表明:传感器的Bragg波长漂移量与流速变化有很好的线性关系,传感器的灵敏度为0.025 m/s.可测流速范围为0～2 m/s,传感器不仅实现了对温度的补偿,而且提高了测量精度、灵敏度.     

基于FBG的电力杆塔倾角传感器研究

电力杆塔监测对保证输电线路运行安全具有重要意义。对基于光纤Bragg光栅（FBG）的电力杆塔倾角传感器进行研究,底端固定于传感器外壳上的等强度悬臂梁自由端挂有重物,且在等强度悬臂梁两侧对称中心线上各粘贴一个FBG。电力杆塔发生倾斜时,重物带动等强度悬臂梁自由端产生挠度,使FBG产生中心波长移位,对中心波长进行监测即可实现杆塔倾斜角度测量。实验表明：测量小角度（小于15°）时,重复性误差为l％Fs,非线性误差为0．4％FS,滞后误差为0．8％FS;测量大角度（15°-45°）时,重复性误差为1．5％FS,非线性误差为0．77％FS,滞后误差为1．1％FS。     

基于平衡PZT法解调的FBG传感器

提出了一种基于压电陶瓷叠堆驱动参考光纤Bragg光栅(FBG)扫描滤波的FBG传感器波长解调机构,设计了对称结构U型金属支架结构,并采用两侧粘贴光纤光栅的方式,同时对光纤光栅施加相等的预应力,这种结构扩展了解调光栅的扫描范围,平衡了压电陶瓷叠堆所受的拉力,增强了其运行可靠性,提高了扫描线性度.实验结果显示:在0-200...     

基于LabVIEW的FBG温度传感器数据采集系统设计

针对光纤B ragg光栅(FBG)温度传感器实时监测过程中,对数据采集和处理的快速、准确的要求,提出了一种基于虚拟仪器技术的实时数据采集处理系统设计方案。该方案在首先考虑FBG温度传感器原理的基础上设计了数据采集处理系统,应用虚拟仪器软件LabVIEW语言编写程序,实现了对数据采集系统的控制与处理。对FBG温度传感器的实验测试表明:所设计的系统能够满足FBG传感器实时数据采集和处理的要求。     

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。     

FBG传感技术在工程结构监测中的应用

FBG传感技术代表了一种先进的技术,具有传统技术无可比拟的优势。分析了FBG传感器用于土木工程检测的二个关键技术问题,研制了二种FBG传感器,并进行了工程试验。试验结果表明:FBG传感器比电检测系统传感器具有更高准确度,能实现绝对数值测量,抗干扰能力强,结构简单,长期稳定性高,实现对工程结构的实时、在线监测。     

基于电磁力的FBG电流传感器研究

利用通电螺线管与永磁铁之间的作用力,提出了一种测量电流的方法.光纤Bragg光栅(FBG)在永磁铁的牵引下发生轴向应变,引起Bragg中心波长的漂移,通过解调中心波长漂移量对电流进行测量.实验中采取多匝数螺线管和小电流来模拟大电流,对0-3A的直流电流进行了测量.实验结果表明:中心波长漂移量与电流有很好的线性关系,线性...     

基于AWG的波分/时分复用FBG传感器网络研究

为了充分利用传感器网络在频域和时域上的丰富资源,提出了一种采用WDM/TDM的网络复用技术的新型分布式FBG传感器网络设计方案.将FBG传感器利用阵列波导光栅(AWG)进行波分复用,并利用程控光开关对波分复用信道中的每一个FBG传感器进行时分复用.网络中的传感器数量可达几百只.以可调法布里-珀罗(F-P)滤波器和数字信号处理器为核心的解调模块,通过布设的参考FBG能够对F-P滤波器特征曲线进行实时校正,提高了解调准确度.传感过程实现了自动化.该传感器网络可以对矿井、地下隧道等危险环境进行实时温度测量、预警,具有很好的应用前景.