用于钢筋混凝土梁的光纤光栅应变传感器

在变形测定器中,光纤Bragg光栅被粘贴于内管的两端,这两端的距离确定了传感器的量规长度。为了测量拉应变和压应变,该光纤光栅必须保持处于与可能的最大压应变相等的永久性拉应变。将光纤Bragg光栅贴于H154梁的混凝土表面和H158梁的钢筋表面,以分别检测拉应变和压应变。当钢筋混凝土梁受到千斤顶的加载时,它的应变可由光纤Bragg光栅的反射Bragg波长的偏移量获得。实验表明,作为一种绝对检测器件,光纤Bragg光栅为钢筋混凝土梁提供了有效监测,其中,拉应变~1000me,而压应变~1500me。     

采用光纤布喇格光栅对的窄带光谱测试

利用光纤布喇格光栅的调谐特性,提出一个在光纤光栅调谐范围内对光纤光栅的布喇格波长、波长的漂移以及引起光纤光栅波长漂移的物理量进行检测的方案。采用悬臂梁结构,利用光纤布喇格光栅对的方法增大了光纤光栅的调谐范围。     

基于双折射效应的光纤光栅称重方法研究

与通常的光纤光栅传感器原理不同,本文基于光纤在外界径向载荷作用下产生的双折射效应为原理,建立了一套简单的称重实验装置,并对其检测原理进行了详细的分析。实验表明,这种光纤光栅称重传感器适合大载荷情况的重量检测问题,特别适合于公路计重收费系统中对车辆载重的监测领域,其称重灵敏度可达5kg。     

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℃.     

光纤布喇格光栅的炸药熔铸温度监测研究

为了实现对炸药熔铸过程的温度监测,利用多通道解调仪对炸药熔铸过程温度场进行监测,在炸药熔铸测温的过程中采用了经过特殊封装处理过的光栅传感器。简单介绍了光栅的传感原理、布喇格光栅数据解调仪的原理、实验所用光纤布喇格光栅的封装工艺。将获取的温度数据经Matlab和Origin处理并绘制时间―温度曲线,发现炸药熔铸相变发生的瞬间,温度曲线发生较大的变化。研究结果表明:炸药在熔铸过程中会释放出潜热,在释放潜热时炸药的温度会从88℃上升到90℃,特殊封装后的光纤布喇格光栅传感器能很好地对炸药熔铸过程进行温度测量。     

光纤传感在动态称重领域的研究进展

随着“互联网+交通”的进一步发展,小型化、高精度、高可靠性的光纤传感称重系统具有不可估量的应用前景。本文综述了光纤传感在动态称重领域的最新进展,分析总结了光纤传感动态称重的原理及性能,讨论了其在性能方面的提升方法,最后对光纤传感称重系统的实验研究提出建议。     

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FBG轴向拉力的液位测量传感器

根据光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的传感原理,提出了一种基于波纹管结构的FBG液位传感器,利用补偿FBG(FBG1)与液位FBG(FBG2)具有相同的温度灵敏度进行温度补偿,将FBG2固定在波纹管内,液压产生的张力可以使波纹管的自由端产生位移,从而使固定在里面的FBG2产生轴向应变进而影响布喇格中心波长的改变.通过布喇格中心波长的改变来监测液位的变化,在40~340mm的液位变化范围内进行了实验研究.结果表明,光纤布喇格光栅中心反射波长漂移对液位呈现良好的线性关系,线性拟合度大于0.998,灵敏度为15.7pm/cm,理论测量范围可达到3m.说明通过改变波纹管的波纹数目和其他参数,可实现对传感器测量范围和灵敏度的调整,以满足各种应用场合.     

光纤光栅传感器在建筑施工中的应用研究

光纤光栅传感器是一种新兴的传感器,文章主要介绍了其传感原理和特点,分别论述了光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器在建筑施工中的应用场合,介绍了典型的应用实例和各自的工作原理,找到了光纤光栅传感器在建筑施工应用方面的关键技术难点,并对这两个技术难点提出了解决方案,最后指出了光纤光栅传感器在建筑施工方面应用的前景和发展方向。     

光纤光栅技术在煤矿安全生产中的应用

目前光纤传感技术应用于矿井安全监控领域以弥补传统传感器存在测量精度低、稳定可靠性差、易腐蚀和易受电磁干扰等不足。本文介绍了光纤光栅传感原理,讨论了光纤光栅传感技术在煤岩动力灾害、矿井水灾和火灾的应用。研究结果表明光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、测量精度高、易于传输、准分布式测量等特点,在煤矿生产中具有广泛的应用前景。     

高速动态汽车衡在垃圾填埋场称重计量中的应用

针对传统垃圾称重中存在人工计量问题,通过动态称重与信息化技术研究,经高速动态汽车衡称重系统在垃圾填埋场中的综合应用,有效提高垃圾称重计量管理.     

光纤光栅传感器动态解调方式的误差分析

主要介绍了扫描PZT器件法等四种典型动态解调方法的适用性,分析了其误差主要来源,并推导了其计算公式;分析了光强波动对几种解调方法解调精度的影响,评价了其影响程度,并得出了根据被测对象频率来选择解调方式的结论.     

基于软质电容式称重传感器的车辆动态称重系统

介绍了一种基于软质电容式称重传感器的车辆动态称重(WIM)系统.针对橡胶材料力学特性对系统输出值的影响,提出了基于Kelvin模型的数据处理方法.利用该方法进行实验测量,车辆总重量的测量误差在10%以内,其精度优于ASTM E1318-94给出的Ⅱ类WIM系统精度(置信95%时总重误差±15%).理论分析和实验结果表明该方法有助于实时测量,便于交通稽查.     

内埋光纤光栅的复合材料层压板拉伸应变研究

利用内埋在复合材料层间的光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器监测复合材料层压板在拉伸过程中的应变变化,并与复合材料层压板试样表面粘贴的应变片测得数据进行对比,同时研究了光纤光栅的埋植位置对复合材料力学性能的影响.探索了FBG传感器在复合材料应变监测中的有效性和可靠性.结果表明:内埋于复合材料层间的FBG传感器可以有效反映复合材料层压板在受到拉伸载荷过程中的应变变化,对比FBG传感器与应变片测得的实验结果,二者所测得的应变变化趋势吻合良好,而且埋植光纤光栅对复合材料层压板的拉伸强度影响较小.     

光纤在复合材料中的应用

介绍了埋置于复合材料内在的全光纤损伤探测系统，光纤应变和温度传感器，光纤应变片花和光纤神经网络的研究进展。     

光纤光栅周界安防系统在海风环境中的应用

光纤光栅周界安防系统利用光栅传感器来感知布防区域的振动信号,再经过分析判断对入侵行为进行及时预警。当系统安装于起风频繁、风力较大的海边环境时,需要在准确预警入侵行为的同时,减少大风干扰引起的错误报警情况。该文以某一海风环境的网片安装方式周界系统为研究对象,比较了入侵信号和海风信号的异同,由于大风产生的扰动,影响范围较大,该文结合区域信息,先对大风环境进行判断,再为发生扰动的监测单元分配对应的报警策略,能够有效提升系统的预警效果。     

基于光纤光栅传感器的结构故障定位方法

提出了一种实现结构故障定位和故障实时监测的新方法.该方法利用光纤光栅传感网络测量结构应变,得到结构的挠度矩阵,分析故障前后挠度矩阵变化,计算得出故障定位向量,进而确定损伤区域,实现了结构故障准确定位和健康状况实时监测.实验结果表明,上述方法大大提高了故障定位的准确度和实时性.     

基于FPGA的多通道高速光纤光栅解调系统

研发了一种基于波长扫描光源和嵌入式解调的多通道高速光纤布拉格光栅解调系统.该系统采用半导体光放大器(SOA)结合可调谐F-P滤波器产生频率为1 kHz的稳定波长扫描光.通过使用对称三角波技术和快速FPGA解调算法,系统最终能够同时实现16个通道以及2 kHz的解调速率,测量范围80 nm.     

单根光纤光栅监测复合材料固化工艺过程多目标参量技术的研究

采用单根布拉格光纤光栅传感器实现了对复合材料工艺过程不同阶段、不同目标的监测。在成型阶段监测树脂的温度(粘度)发展历程；在施加成型压力时监测树脂内部压力的变化；在固化与降温阶段监测复合材料层板内部的应力变化。试验结果表明，利用-根布拉格光纤光栅传感器同时实现对复合材料固化工艺全过程的主要控制参量的监测是完全可行的。     

基于相移光纤光栅传感器的碳纤维增强树脂复合材料基体裂纹超声探伤

复合材料内部的微小裂纹常会引起后续严重的破坏,因此需要对其进行检测。然而超声探伤复合材料基体裂纹非常困难。本文搭建了一个具有高灵敏度、大带宽的相移光纤光栅超声传感系统,利用此系统探测了在正交铺层碳纤维增强树脂复合材料板中传播的Lamb波。对Lamb波进行数据处理发现,随着三点弯曲实验产生的基体裂纹个数增加,Lamb波的幅值和频谱峰值线性减少。通过和传统压电传感器比较表明,相移光纤光栅传感器测得的Lamb波信号随复合材料基体裂纹数的增加其幅值具有更高的下降速率,表明相移光纤光栅传感器更适合于复合材料基体裂纹的超声探伤。研究表明,新开发的传感系统能够探测到中心频率为300 kHz的微弱超声信号,并能够对碳纤维增强树脂复合材料板中微小基体裂纹个数进行精确评估。