光纤传感器在混凝土结构中的相容性研究

针对土木工程领域中光纤传感器与混凝土结构的相容性问题 ,在理论分析和研究的基础上 ,提出一系列提高二者相容性的方法 ,并研制了一种新型的光纤传感器。实验研究表明 ,采用新型光纤传感结构和环氧保护层方案 ,不仅使传感器能适应恶劣的施工环境 ,而且能较好地实现对裂纹产生、扩展、断裂的监测 ,并在大变形情况下传感器不失效 ,具有较好的相容性 ,能够满足实际工程的要求     

基于象限探测器的光纤位移传感器的研究

利用象限测量器研制了一种新型光纤位移传感器,并利用该传感器测定了钢丝的弹性模量,实测值和标准值吻合较好．该传感器能广泛应用于微小位移、形变等的高精度测量．     

基于象限探测器的光纤位移传感器的研究

利用象限测量器研制了一种新型光纤位移传感器，并利用该传感器测定了钢丝的弹性模量，实测值和标准值吻合较好，该传感器能广泛应用于微小位移、形变等的高精度测量。     

表面粗糙度测量光纤传感器的研究

光纤传感器是近年来迅速发展起来的一种新型传感器。本文简述在表面粗糙度测量光纤传感器的理论分析、实验研究和结构原理方面的初步研究结果。     

温度解耦大量程光纤光栅应变传感器

飞机载荷参数测试中,部分结构会产生较大的应变集中点,为解决飞机结构大量程应变监测问题,提出了一种温度增敏、应变减敏的光纤光栅大量程应变传感器。分析了光纤光栅传感理论,设计了一种新型传感器基底结构,并对其进行有限元分析。对封装完成的传感器进行了温度标定、温度重复性及应变标定试验。试验结果表明:在10～60℃的环境下,封装完成的光纤光栅应变传感器温度灵敏度达到44.959 pm/℃,较裸光纤增敏4.5倍,线性度达到0.999;同一温度下中心波长变化量在±4 pm;在0～2000με的条件下,应变灵敏度为0.79 pm/με,较裸光纤减敏1.52倍,线性度达到0.999,多次应变循环重复性为±5 pm。封装完成的传感器具有较好的灵敏度和一致性,能满足飞机结构大量程应变的精确测量,在飞机应变集中结构的监测中具有发展前景。     

光纤传感器在民用建筑结构中的应用

为了降低建筑结构的维修与维护成本,增加结构安全可靠程度,对建筑结构的健康状况在线监测与评估就显得十分重要,光纤传感器相对于传统监测手段具有体积小、与结构相容性好、灵敏度高、具有线性响应、信带宽、抗电磁干扰能力强、抗衰减能力强、安装方式灵活和可进行长期在线监测等特点,因此用于监测民用结构的研究非常活跃,新的传感器不断出现,并且已经开始在实际施工当中尝试进行如应变、应力、裂纹、振动等对安全至关重要的信息的监测,根据用途对适用于民用建筑结构的光纤传感器进行归纳分析,介绍了其原理、使用方法以及在应用过程中易出现的问题与解决方法,对光纤传感器在民用建筑结构中应用研究的发展方向提出了指导性观点。     

新型光纤光栅加速度传感器动态特性的研究

以大型桥梁和建筑结构的健康监测为背景,设计了一种新型的低频高灵敏度光纤光栅加速度传感器,并利用有限元法对该传感器进行了优化设计和动态特性分析,结果表明:该新型光纤光栅加速度传感器具有灵敏度高、横向灵敏度小、测量精度高和动态特性较佳等特点.     

FBG传感技术在大坝安全监测中的应用研究

在阐述光纤布喇格光栅(FBG)传感器工作原理的基础上，研究了光纤光栅传感器在混凝土结构中的埋设技术。通过对混凝土结构施加载荷，探讨了光纤光栅传感器对混凝土结构内部应力应变变化的监测技术，并与振弦式应变传感器的监测结果进行了对比分析。结果表明：FBG传感器具有更高的精度和灵敏度，可实现绝对数值测量，抗干扰能力强，结构简单，长期稳定性好，能实现实时、在线监测。该技术在大坝安全监测方面具有广泛的应用前景。     

基于S锥结构光纤传感器的研究

针对传统基于S锥结构的光纤传感器存在制作工艺复杂、灵敏度低和温度交叉敏感等问题,本文设计并验证了一种同时测量折射率(refractive index,RI)和温度的新型光纤传感器.传感结构由细芯光纤(thin-core fiber,TCF)上制作的S锥结构和单模光纤(single-mode fiber,SMF)上制作的...     

基于新型拼接光子晶体光纤的SPR葡萄糖浓度传感器

本文提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)技术的光纤传感器并应用于葡萄糖浓度检测。采用光纤熔接机拼接多模光纤-光子晶体光纤-光子晶体光纤-多模光纤(MPPM)的结构,然后利用磁控溅射在其表面沉积金膜。对传感区的金膜进行巯基乙胺修饰,采用戊二醛固定葡萄糖氧化酶(GOD),使传感器具备了葡萄糖特异性识别功能,并实现了低浓度葡萄糖传感,在0-0.8 mg/mL的浓度范围内表现出良好的线性关系,并且获得了29.61 nm/(mg/mL)葡萄糖灵敏度,拟合系数达到了~0.954。得益于其易制备、良好的生物相容性以及优异的传感性能,该光纤SPR传感器有望成为生物医学领域中具有发展潜力的传感器之一。     

基于FBG传感技术的软基全断面沉降传感器研发

针对目前我国高速公路软土地基施工沉降监测中量测仪器自动化程度低、数据传输滞后、测量误差大等问题,利用光纤光栅传感技术,采用梁弯曲理论和差分算法,研究开发了一种监测软基沉降变形的光纤光栅传感器,该新型传感器的特点是可以监测软基整个横断面的沉降变形。通过室内模型试验结果表明,新型光纤光栅软基全断面沉降传感器的量测结果与实际变形吻合较好,验证了该新型全断面沉降传感器的可行性。该新型传感器与无线网络相结合,可以实现对软基整个横断面内的沉降变形进行实时远程在线监控,为软基施工安全监测提供了一种新方法。     

基于飞秒激光FBG三维微结构的加工及其温度传感特性

设计了一种新型微结构光纤光栅温度传感器。利用飞秒激光在光纤光栅(FBG)包层部分加工微结构,在含微结构的包层部分镀温度敏感膜,并通过实验对传感器的灵敏度等特性进行了测试。结果表明,传感器具有较好的线性度和可重复性,双螺纹微结构的光纤光栅的温度灵敏度可达30pm/℃,是传统光纤光栅灵敏度的3~4倍,有利于扩展其工程应用范围。     

一种新型光纤光栅倾角传感器的研制

光纤光栅倾角传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、化学性能稳定、传输损耗小等优点,但现有的光纤光栅倾角传感器的测量分辨率低、寿命低、体积大等缺点,限制了其在土木工程监测中的广泛应用。基于此思路,提出了一种新型的光纤光栅倾角传感器,该传感器主要由应变梁、摆锤、光纤布拉格光栅组成,两根光栅对称地贴于应变梁的两侧,由于摆锤的转动迫使应变梁发生弯曲变形,使一侧的光栅受拉,另一侧的光栅受压,这样便可以通过测量由光纤光栅反射回的光的波长变化来计算倾角的改变。实验证明此传感器不受温度影响,且具有较高的分辨率,可较好地应用于工程结构的变形检测。     

一种全石英光纤法布里-珀罗大量程压力传感器的研制

提出一种在单模光纤上通过焊接毛细石英管制作法布里-珀罗腔体,并将该F-P腔与特种光纤熔接起来构成微型非本征型光纤F-P干涉压力传感器的方法。实验结果表明,该光纤F-P压力传感器所检测的压力与干涉光相位有着很好的线性关系,而且测试重复性较好,尤其是该结构的干涉传感器对大量程压力导致的膜片应变仍然有着较高的灵敏度。这种光纤压力传感器在光纤传感领域,特别是在水下动态压力测试中具有较大的潜在应用价值。     

大型浮吊光纤光栅称重传感器弹性体研究

提出了新型光纤光栅高负荷称重传感器弹性体复合结构模型,通过对等强度梁光纤光栅称重传感器结构设计原理的分析,采用ANSYS对称重传感器弹性体结构进行仿真计算;在恒定外载荷下,比较分析不同硬心直径、弹性体厚度对应力状态和径向位移的影响,并与试验结果相互印证。结果表明:当弹性体硬心直径为75mm,厚度为10mm时,弹性体可以满足称重传感器高负荷动态测量的要求。近1年在2 600t大型船用浮吊上的高负荷动态测量表明了文中研究的有效性与实用性。     

一种新型悬臂梁式光纤光栅加速度传感器

建立了加速度传感器力学模型,设计了一个新型光纤加速度传感器;采用三维建模软件进行建模,并推导固有频率计算公式进行理论计算,采用ANSYS软件对板簧进行模态分析,对加速度传感器进行动态测试。实验结果表明,所设计传感器结构的固有频率可达到95Hz,灵敏度达到300pm/g,能扩大其工程应用的范围。     

一种利用光纤传感器测量弹丸炮口速度的方法

设计了一种体积小、结构简单、可靠性高、成本低、新型的炮口测速传感器－－光纤区截传感器。该传感器既发扬了传统区截靶结构简单的优点，又因采用光纤传感方式改进了传统的区截装置信号波形欠佳，受电磁干扰影响，测试精度不高的缺点。文中详细描述了该传感器的结构及其工作原理，建立了基本的测试系统，并给出了实测曲线。     

光纤光栅传感器与沥青混合料协同变形评价方法

研究光纤光栅传感器与沥青混合料之间的协调变形性能是解决光纤光栅传感器在路面中应用的前提和基础。针对已开发的两种不同模量传感器（根据应用特性分为3类）,设计了传感器与沥青混合料协同变形评价的试验方法,采用静态和动态两种加载模式进行沥青混合料试件的应变测试。结果表明,采用应变修正后的光纤光栅应变传感器进行路面结构内部应变实测是可行的;模量匹配光纤光栅应变传感器与其它类型传感器相比具有较好的测试效果,同时该类型传感器在一定程度上能够反映出沥青混合料的累积变形。     

三光纤补偿式位移传感器的研究

研究了三光纤补偿式位移传感器的原理和性能,根据光纤出射端面的近似光强分布,数值计算了三光纤传感器中接收光纤接收光强与位移的关系和补偿后的输出特性,并对此输出特性进行了实验测量.结果表明数值计算结果和测量结果一致,两根接收光纤各自的线性范围较小,补偿后的三光纤位移传感器不仅能改善测量的线性度,而且能在一定程度上放大传感器的线性测量范围.三光纤补偿式位移传感器不仅能有效地消除光源输出强度波动、表面反射率不同和光纤传输损耗引起的测量误差,而且能有效的提高传感器的线性测量范围.     

内凹正方角锥反射式光纤传感探头调制特性的数值模拟

针对以往滑觉传感器存在的不足,提出了一种新型的光滑觉传感机理,这种传感机理的最大优点是系统抗电磁干扰,能实现全自动补偿,灵敏度高,探头结构采用了全方位传感和全自动补偿技术,由5根同种光纤构成,在纤端出射光场光强分布公式的基础上,在小角近似下,理论上出内凹正方角锥反射工光纤传感探头调制特性的简明公式,即输出信号与角镜转角成正比的结论,证明了这种传感机理的可行性,并为这种传感器的后续信号处理提供了理论基础,本文给出了非近似条件下的计算机仿真结果,作出了传感器随反射镜调转角变化的模拟图,研究了影响这种传感调制特性的各种因素及初始结构优化参娄,为光纤滑觉伟感器的研制、开发提供理论指导,数值模拟与理论公式相一致的结果说明,内凹正方角工作证反射光纤传感探头用于光纤滑觉传感器是可行的。