基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统研究

阐述了利用可调谐法布里-珀罗腔建立的F-P腔解调系统模型和通过检测F-P腔的相关参数来获得所测参变量的方法。并在此基础上，给出了基于单片机AT89C52的光纤Bragg光栅解调系统的设计方案及其软硬件设计方法。     

新型耐高温FBG传感系统研究

为解决传统的高温传感器不能满足对电解Al槽温等高温环境的实时在线测量问题,提出了基于波长调制的光纤Bragg光栅（FBG）高温传感系统,设计了一种新型封装结构的耐高温FBG传感头,具有体积小、灵敏度高和线性度好等特点;采用了基于InGaAs图像传感器衍射解调技术对光反射波长进行解调,缩短了系统的响应时间,提高了测量精度...     

一种基于施加预应力的FBG封装技术

提出了一种操作方便、性能可靠的光纤Bragg光栅（FBG）传感器高温固化封装工艺。实验中,采用预应力施加装置对FBG施加轴向预应力,用高温固化剂将FBG固化封装于弹性衬底材料表面。测试结果表明,施加预应力高温固化封装的8个FBG传感器线性度均在0．999以上;波形无啁啾现象,对温度的响应灵敏度系数平均为2．05×10^...     

一种新型的FBG压力传感器数值模拟研究

提出一种基于金属圆筒式膜盒感受联杆传递到悬臂梁的组合式FBG压力传感机构,对其压力传感特性进行理论研究.利用双FBG(FBG1、FBG2)产生双反射峰实现温度压力同时区分测量,并且用有限元软件ANSYS进行了二维数值模拟实验.     

井下FBG高压传感器特性的实验研究

在光纤Bragg光栅(FBG)作为敏感器件设计压力传感器时,需要提高FBG的压力灵敏度.实验中,设计了基于应变圆筒的压力变换装置,并对圆筒的轴向应变进行放大.利用高压测试系统对传感器的压力特性进行实验研究,结果表明:该FBG压力传感器的波长灵敏度为27.1 pm/MPa,约为裸光栅的9倍,线性度为0.999.     

智能金属结构中FBG传感器的埋入实验

智能金属结构具有自我感知、自我诊断的能力,它可以实时监测结构内部温度、应力的变化,以便及时发现事故隐患并采取相应措施.传感器是智能金属结构中的核心元件.如何将光纤光栅传感器成功地埋入到金属材料中是智能金属结构研究中的一个首要问题.该文阐述了光纤Bragg光栅的传感机理,提出用软钎焊的方法将镀有金属保护层的光纤布喇格光栅(FBG)埋入低碳钢中,并测得埋入后FBG传感器的温度传感信号.实验证明了该方法的可行性,为实现智能金属结构奠定了基础.     

基于频谱相关技术的FBG波长偏移检测

针对峰值检测法的不足,提出了频谱相关技术和数字滤波技术,以提高光纤Bragg光栅(FBG)传感系统波长偏移检测精度.分别对峰值检测(CPD)法、数字滤波(CHEBY and IDEAL)法和频谱相关(SC)法检测波长偏移进行了数值模拟,并且搭建了实验系统,对实验数据进行具体分析计算,证实了理论分析的正确性.理论和实验证明, SC法可提高解调检测的精确度,达到理想低通滤波(IDEAL)法的效果.     

基于分布式FBG的智能家居环境测控系统研究

基于分布式光纤布拉格光栅(FBG)的分布式测量以及FBG的测量精度高、体积小、不易腐蚀等优点,将其应用于智能家居环境监测进行研究.系统中采用可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波法解调原理,利用可编程逻辑器件FPGA设计了一种结构简单、解调速度快、可实时测量的光纤光栅解调系统,实现了对家居环境的实时测量,并进行安全报警、温度自动调节等操作.仿真实验表明,系统测量精度和灵敏度高,运行稳定可靠,具有一定的实用价值和应用前景.     

基于InGaAs探测器的FBG传感系统数据采集研究

研究并实现了一种基于InGaAs线阵探测器的光纤Bragg光栅（FBG）传感系统。针对所采用的InGaAs线阵探测器,分析了其基本特征和工作时序,设计了相应的驱动电路和数据采集、传输系统,并基于FPGA时序控制实现了上述系统。针对系统采集得到的原始数据,通过双通道数据分离算法得到完整的光谱数据,并通过多项式拟合对数据进...     

基于聚酰亚胺材料的FBG湿度传感特性研究

提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）侧面镀膜感湿的新型全光纤湿度计,选取具有高湿敏特性和线膨胀系数（9.432×10-5%RH）的改性聚酰亚胺（PI）作为湿敏材料。通过在FBG侧面涂覆5种不同厚度的PI薄膜,检测厚度对传感器灵敏度和响应时间的影响,实验结果与理论计算符合很好,通过测试,PI薄膜厚为21μm时,传感器的湿度灵敏度为2.67×10-6/%RH,响应时间小于8s,有很好的实际应用前景。     

一种新颖的高压光纤布拉格光栅传感器

提出了一种新颖耐高压的光纤布拉格光栅(FBG)压强传感器.推导了该压强传感器的FBG中心波长与压强的关系,得到了其压强响应灵敏度的解析表达.从实验获得该压强传感器的压强响应灵敏度为0.0592nm/MPa,是裸FBG压强传感器的19.73倍;在0～45 MPa内,该传感器的压强响应具有很好的线性和重复性,实验值与理论值吻合得很好,且压强响应灵敏度和测量范围是可调的.     

双光纤布拉格光栅磁场传感器

载流导线在磁场中产生的电磁力使等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布拉格光栅(FBG)的布拉格波长漂移.通过检测2个FBG的波长漂移差,得到被测磁场的磁感应强度.双FBG通过补偿温度效应,解决了FBG传感器的交叉敏感问题.垂直放置的等腰三角形悬臂梁,确保FBG在传感过程中不出现啁啾现象,又避免了自身重量和导线重量对测量结果的影响,从而减少了测量误差.该系统传感灵敏度为1.11 nm/T,与理论值的相对误差为4.31%,结果表明,该传感器结构是可行的.     

基于LPFG滤噪和混合放大的长距离FBG传感器系统

设计的基于长周期光纤光栅(LPFG)滤噪和掺Er光纤(EDF)/喇曼混合放大的长距离光纤布拉格光栅(FBG)传感器系统,不但优化了系统的信噪比(SNR),而且使传感距离提高到50 km.该系统以高功率扫描激光器作为传感光源和解调系统,加入的LPFG减小了双向喇曼放大的自发辐射(ASE)噪声和FBG后向反射噪声,同时双环形器的EDF结构利用剩余的泵浦功率产生ASE光和放大传感信号,为后端FBG提供了光源以及提高了后端FBG的SNR.带LPFG的混合放大与EDF/喇漫混合放大相比,实验表明,FBG 1和FBG 2的SNR分别提高了4.40 dB和4.38 dB,而且分布在50 km光纤上的4个FBG均获得了大于15 dB的SNR.     

一种新型FBG动态应变解调系统

提出并演示了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)三角形滤波器的动态应变解调系统.通过周期啁啾和折射率调制变迹,制作了FBG三角形滤波器,并利用该滤波器实现了一种新型的FBG动态应变解调方案.通过与传统应变片测量结果进行比较,结果表明,该系统能够准确地实现动态应变测量.由于系统紧凑、无源,因此可被制成便携式的解调模块.     

涂覆层参数对FBG温度灵敏度的影响

分析了涂覆层的物理参数对光纤光栅（FBG）温度灵敏度的影响,数值分析结果表明,大涂覆厚度、高弹性模量、高泊松比、高线膨胀系数有助于提高FBG的温度灵敏度。FBG温度灵敏度的饱和值主要取决于涂覆层的弹性模量和泊松比,因此不能单纯依靠选取大弹性模量或泊松比的涂覆来提高温度灵敏度,还须综合考虑弹性模量和泊松比对温度灵敏度的影响,以确定两参数的最佳值。     

基于弹簧管悬臂梁的FBG压力传感的研究

提出了一种等强度悬臂梁与弹簧管结合的高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器。将FBG粘贴在悬臂梁的下表面,粘贴方向与悬臂梁轴线一致。理论分析了FBG中心波长相对偏移量与压力的关系,实验测得该传感器的压力灵敏度为2.767×10-4/MPa,是裸FBG压强灵敏度系数的142倍。压力灵敏度与悬臂梁和弹簧管的几何参数有关,改变参数,可获得不同灵敏度的压力传感器。     

基于反射谱带宽展宽的FBG温度补偿压强传感

利用平面圆形膜片应变调谐的特点,采用膜盒式结构,将光纤Bragg光栅(FBG)沿径向贴于平面圆形膜片,利用反射波的带宽对压强敏感而对温度不敏感的特性解调压强,成功实现了温度补偿的压强传感测量.基于光谱分析仪(OSA)的0.05 nm分辨率,实验可得到测量系统的带宽随压强变化的灵敏度为0.28 nm/MPa,压强分辨率为±0.18 MPa,压强动态测量范围可达0.0～7.2 MPa.实验结果与理论分析相符.     

双栅型轮辐式光纤光栅压力传感器

利用光纤光栅（FBG）作为基本传感元件,研制了一种基于轮辐式压力盒装置的FBG压力传感器。将2根不同波长的FBG粘贴在传感器同一轮辐的正反面上,提高了测量精度,减少了波长随温度漂移带来的影响。在0～30kN的范围内,其测量线性度达到99．98％,灵敏度达到13．89N,且响应速度快。     

基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器设计

为了弥补现有振动传感器的不足,在分析匹配光栅解调原理的基础上,设计了一种新型的光纤光栅振动传感器.该传感器采用了梁式结构,可以通过调节梁改变传感光栅的中心波长和传感器的固有频率,既可以实现匹配解调,又扩大了频率测量范围.通过标准信号测试实验,得出该光纤光栅振动传感器具有良好的频率检测性能,频率测量范围为0～200 Hz,在20 Hz、190 Hz检测的波形具有良好的信噪比.     

一种新颖的高灵敏度光纤光栅压力传感器

用密封圆柱形容器和活塞封存一些气体,将光栅的两端分别粘在容器和塞子上。外界压力变化导致光栅所受拉力的变化,从而实现对外界压力的检测。该传感器压力灵敏系数可达-0.696/MPa,是裸光纤的3.515×105倍,其线性度为0.9989。