光纤光栅传感器在桥梁应变测量中叉敏感问题的研究

本文从理论上介绍了布喇格光栅传感器传感原理及交叉敏感问题的物理机制,并针对桥梁结构这一复杂环境的内部应变,提出了一种解决交叉敏感问题的新颖方案.     

基于AWG的耐高温长周期光纤光栅应变监测信号解调技术研究

对一种耐高温的长周期光纤光栅应变检测信号解调技术进行了研究。首先对耐高温光纤光栅的制备方法和高温性能进行了分析和测试,然后采用阵列波导光栅(AWG)器件,对基于等强度悬臂梁的应变检测信号解调技术进行了研究,证实了AWG信号解调技术具有结构简单、技术新颖以及性能可靠的特点。在AWG解调方法中对测试数据的谱线重塑方法进行了讨论,并采用数据融合算法对温度交叉敏感的温度补偿算法进行了实验研究,取得了明显的温度补偿效果。     

基于长周期光栅滤波的全光纤光纤光栅传感器研究

设计了一种全光纤传感测试系统,采用长周期光纤光栅作为边带滤波器,对光纤布拉格光栅的传感信息进行解调,结合高信噪比的光电测量系统,传感测量的波长检测灵敏度为１．９４ｄＢ／ｎｍ,波长测量分辨率可达０．０５ｎｍ。     

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。     

基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术

本文阐述了基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术的研究。初步实验表明:解调仪适合传感FBG存在大幅度静态波长变化时,对微幅度动态波长变化的检测,动态波长检测范围分辨率为0.007pm/!Hz。上电时,可调滤波器具有对中心波长为1295.5nm～1307.5nm范围光纤光栅自动跟踪能力。     

对温度不敏感的光纤光栅压力传感器

分析了光纤Bragg光栅传感器的温度、应变交叉敏感机制,提出了一种新颖的方法,并进行了相应设计：将两根不同波长的光栅粘贴在传感器同一轮辐的正反面上,两个峰有不同的应变响应和温度响应,通过测量两个峰的漂移,就可以解矩阵方程实现压力和温度的同时测量,有效消除了交叉敏感对轮辐式光纤光栅压力传感器的测量精度的影响。改进封装工艺,可以使该方法更简便。     

基于光纤光栅的多腔Fabry-Perot滤波器透射特性理论分析

理论分析了基于光纤光栅的全光纤多腔Fabry-Perot(FP)结构透射谱特性,推出包含任意多个腔时的传输矩阵函数通用公式以及对称两腔结构的能量传输率具体计算公式,给出在光栅阻带内中心波长处产生单谐振传输峰需满足的条件,并通过数值计算进行了验证。在此基础上比较分析了单腔与两腔FP结构下,中心波长1550 nm处产生谐振透射峰的光谱特性,结果表明引入两腔结构后谐振峰的平坦性及其过渡带滚降特性都得到了改善。详细计算并模拟了腔长及光纤光栅特性变化对两腔FP结构透射谐振峰谱型造成的影响,总结出滤波器设计原则,并得出结论:增大光纤光栅反射率能够优化谐振峰滚降特性,通过适当选取腔长及光栅反射率大小,此结构能够用于窄带单通道选择或多通道波长的解复用。     

光纤光栅传感器应力补偿及温度增敏封装

针对光纤光栅温度传感器的交叉敏感问题,提出了一种光纤光栅温度传感器的铝盒封装工艺,并对铝盒封装光栅温度传感器的温度和应力特性进行了理论分析和实验研究.研究表明,该封装有效地减小了光纤光栅的应变灵敏性,并将光纤光栅的温度灵敏度提高到裸光栅的1.8倍.     

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.     

光纤光栅温度应力同时区分测量技术的新进展

从不同角度归纳了光纤光栅传感器区分测量温度及应力的最新技术方案,叙述其主要工作原理,给出图示说明,并对各种方案的适用场合及优缺点进行了比较分析,最后,指出了现有方案的不足。     

基于长周期光栅边缘滤波解调的光纤布喇格光栅位移传感研究

利用长周期光栅的边缘滤波解调技术,我们报道了一种光纤布喇格光栅位移传感方法.系统由一个3dB耦合器、一个传感光纤布喇格光栅、一个长周期光栅和一个探测器构成.实验结果表明,在所测位移范围内,传感系统输出的光功率与位移成良好的线性关系,位移灵敏度为9.24pW/mm,位移分辨率为0.01 mm.该方案结构简单、灵敏度高、线性度好,可应用于实际中的位移测量.     

应变和温度同时测量光纤光栅传感器的研究

光纤光栅的出现给一直停滞不前的光纤传感领域带来了新的生机 ,但解决应变、温度的交叉敏感问题 ,实现应变、温度的同时测量一直是光纤光栅传感器的关键问题。从其产生机理出发 ,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展 ,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器系统     

Influences on the bandwidth at the drop port of the add/drop filter using a fiber grating coupler by uniform and linearly chirped fiber Bragg grating

Writing a fiber Bragg grating(FBG) in an optical fiber coupler is a very effective way to implement an optical add/drop filter(OADF).In order to analyze the influences on the bandwidth at the drop port of the OADF using fiber grating-assisted mismatched coupler,a uniform FBG and a linearly chirped FBG were written on the coupler,and two different OADFs were fabricated.The fiber grating is written in a 2×2 mismatched coupler,which is fused and tapered with a standard single mode fiber(SMF) and a high germanium doped photosensitive fiber,by using a 248 nm ultraviolet laser.For the OADF using the uniform FBG,the 3 dB and 20 dB bandwidths are 0.1 nm and 0.3 nm,respectively;for the OADF using the linear chirped FBG,the 3 dB and 20 dB bandwidths are 0.8 nm and 2 nm,respectively.The experimental results meet the theoretical analysis well.The bandwidth at the drop port of the device can be adjusted by adjusting the chirped coefficient of the linearly chirped FBG.     

均匀和线性啁啾光纤布拉格光栅对光栅耦合器型上下话路滤波器的下话路带宽的影响

在光纤耦合器的耦合区写入光纤布拉格光栅是实现全光纤型上下话路滤波器的一种有效方法.为了分析将均匀光纤布拉格光栅和线性啁啾光纤布拉格光栅分别写入光纤耦合器的耦合区时,对光纤光栅辅助失配耦合器型上下话路滤波器的下话路带宽的影响,采用波长为248nm的紫外光,在由标准单模光纤和高掺锗光敏光纤熔融拉锥制作的2×2光纤失配耦合器上分别写入均匀光纤布拉格光栅和线性啁啾光纤布拉格光栅,实验制作了均匀光纤布拉格光栅辅助失配耦合器型上下话路滤波器和线性啁啾光纤布拉格光栅辅助失配耦合器型上下话路滤波器.经测试,在下话路端口,前者的3dB带宽和20dB带宽分别约为0.1nm和0.3nm;后者的3dB带宽和20dB带宽分别约为0.8nm和2nm.实验结果与理论分析具有较好的一致性,这说明可以通过调节在光纤失配耦合器的耦合区的均匀部分写入的线性啁啾光纤布拉格光栅的啁啾量来调节所制器件的下话路带宽.     

Bragg光纤光栅法布里-珀罗应变传感器研究

提出了一种将Bragg光纤光栅(FBG)与全光纤法布里-珀罗传感器(FFPI)结合使用对静态应变进行高分辨率测量的新方法.选用中心波长基本相同的两个光栅组成的光纤法布里-珀罗传感器的反射谱具有光纤光栅和法布里-珀罗干涉仪的共同特性,因此可利用FBG的反射波长与应变漂移特性来粗测应变的范围,利用FFPI和伪外差解调法对精密测量应变的值,实现高分辨率的测量.通过实验测定,该系统对静态应变测量的分辨率达到了59.2nε.     

一种复合材料封装光纤光栅片式应变传感器研究

设计了一种基于碳纤维复合材料封装的光纤Bragg光栅应变传感器,传感器采用片式封装,分析了传感器轴向应变分布与结构参数的关系,确定了其结构尺寸。试验研究表明:该传感器主要性能指标能满足混凝土应变测量的需要。     

基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器研究

采用双悬臂梁结构,研制了基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器,可通过悬臂梁对匹配光栅静态工作点进行精确调整.该传感器集振动传感和动态波长解调于一体,并具有温度补偿功能.对传感器的工作原理进行了理论分析,通过与压电式加速度传感器进行的比较实验,得到了一致的实验测量结果.     

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。     

基于光纤Bragg光栅应变传感器的量测锚杆拉力研究

由于被锚固结构自身的风化作用和锚杆自身的受力,蠕动变形等会改变锚杆的受力状态。为了实时反映锚杆的受力状态,将光纤Bragg光栅应变传感器通过引脚沿轴向焊接在锚杆的杆体上。由于锚杆杆体受力带动光纤Bragg光栅应变传感器引脚间距发生变化,使得应变传感器内的光纤Bragg光栅中心波长发生移位。通过对光纤Bragg光栅中心波长移位量的测量,可以实现对锚杆轴向拉力的在线监测。锚杆拉力试验表明:拉力灵敏度为6.5 pm/kN,线性度为1.78%FS。