基于BOTDR散射谱的应变提取方法研究

针对布里渊后向散射原理的应变传感系统信号检测方法进行研究,目前该领域信号检测方法普遍存在计算量大,精度不高,耗时大等诸多问题,提出了一种自适应梯度下降算法(Adam算法)对布里渊散射信号进行拟合计算,同时搭建了外差相干检测的布里渊应变测量系统。实验结果表明,用Adam算法拟合散射谱曲线后解调的平均应变误差为24.89με,是高斯-牛顿算法拟合曲线最大应变误差的51.96%,是列文伯格-马夸尔特算法拟合曲线最大应变误差的57.42%;Adam算法拟合散射谱曲线的拟合度佳(0.998 9),均方根误差小(0.110 5)拟合测量的精密度高,而且信号处理时间仅为18.5 ms。研究结果对布里渊散射传感技术高精度数据特征提取提供了理论和实验依据。     

光纤复合架空地线的选型及工程设计要点探讨

对光纤复合架空地线（OPGW）的几种常见结构形式及应用情况进行了总结,结合光纤复合架空地线在工程设计中的经验,提出了光纤复合架空地线的选型原则,以及在工程设计时需注意的设计要点。     

基于光纤光栅的机械设备温度监测系统研究

设计了一种基于光纤光栅的机械设备温度监测系统,并进行了测试,结果表明,该系统具有较高的实用性。     

基于BOTDA技术的分布式光纤温度传感试验系统

建立了基于BOTDA(布里渊光时域分析技术)的分布式传感实验系统,该系统由150 mW窄带激光器、50 mw窄带激光器、声光调制器、脉冲发生器、环形器、频率计数器、光电探测器及相应光学器件组成.进行了温度传感试验,获得传感光纤处于25℃、35℃、45℃及55℃时的布里渊频移谱,通过对不同温度下频移谱峰值进行拟舍得出该系统的温度系数.进行了分布式光纤温度传感试验,将传感光纤分成3段,中间段置于温控箱中,调节温控箱的温度,使中间段温度不同于其他两段,扫描泵浦激光频率,使得处于室温下的传感光纤中发生受激布里渊散射,利用示波器获取了当光脉冲为2μs时系统输出电压信号波形.     

基于BOTDR的分布式光纤传感器标定实验研究

针对基于布里渊散射原理的分布式传感光纤的标定问题，本文研发了一套分布式传感光纤标定系统。利用BOTDR测量仪器，可以标定分布式传感光纤的应变系数和温度系数，并获得Ф=900μm的尼龙紧套单模传感光纤的温度系数和应变系数：分别为2．99MHz／℃和0．05MHz／με；同时获得BOTDR实测值与真实应变的关系曲线，其相关系数大于0．995。该结果证明，普通通讯用紧套单模光纤可以用作分布式传感光纤，文中的标定方法及标定结果可为分布式传感光纤研究提供重要的研究手段及研究依据。     

基于WEB的太阳能光纤温度监测系统

针对大庆石化炼油厂内输油管道伴热系统的温度监测,研制了基于WEB的太阳能光纤温度监测系统,采用热电阻采集温度参数,经Adam6015智能模块处理后传输到监测中心。介绍了系统构成及软硬件设计和实现方法。实际调试表明该系统抗干扰能力强,信号传输距离远,较好地满足了监测要求。     

高压开关柜内接头温度在线监测系统的设计

采用光纤光栅作为温度传感器,提出了测量高压开关柜内接头温度的在线监测系统。该系统主要由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成。利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的光栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度。系统能实现对多个开关柜内接点进行温度实时测量,并具有温度预警功能。对高压开关柜内接头温度进行了现场测试,测量误差在0.2℃以内。通过通信接口技术,系统能与电力控制中心连接,实现对高压开关柜内接头温度的远程实时在线监控。     

输电线路导线舞动在线监测技术研究现状

介绍了输电线路舞动在线监测系统的结构和功能,综述了国内外舞动在线监测方法及其存在的问题。开发了基于惯性传感器的导线舞动监测系统,经现场运行,可提高现行导线舞动监测系统的位移精度。进一步的研究方向是优化各种监测技术,完善舞动机制、光纤传感网络和复用技术在输电线路在线监测的应用。     

多路全介质光纤温度监测系统的设计与研究

文中分析了大型高压电力设备运行状态在线监测的重要性,提出了多路全介质光纤温度监测系统的设计方案。给出了系统结构及各部分的实现电路图,详细分析了系统测温原理及补偿措施,并且给出了整个系统的软件设计方案。     

基于粒子群解耦算法的 FBG 流量温度复合传感研究

针对光纤布拉格光栅流量温度复合传感解耦困难的问题,提出了一种基于粒子群解耦算法的光纤布拉格光栅流量温度复合传感器。首先,结合光纤布拉格光栅传感理论和流量温度复合传感理论,研究了基于光纤布拉格光栅的流量温度复合传感机理。然后,设计了悬臂梁为空心圆柱的一体靶式结构的光纤布拉格光栅流量温度复合传感器,搭建了流量温度实验系统平台,进行了温度和流量复合传感实验。最后,提出了一种基于粒子群算法的FBG流量温度复合传感解耦方法,并运用所设计的粒子群算法对实验数据进行流量与温度解耦研究。研究结果表明,解耦后传感器在3～8 m~3/h的范围内其流量最大误差为0.014 m~3/h,温度最大误差为0.021℃,流量测量误差为0.28%,温度测量误差为1.5%,流量均方误差为1.16×10^-4 m~3/h,温度均方误差为1.53×10^-4℃,与神经网络算法进行性能比较后,结果表明所采用的粒子群算法解耦效果良好,有效地提高了传感器的测量精度。     

光纤光梳温度反馈控制方法研究

为了解决光学频率梳长时锁定困难的问题,对光学频率梳重复频率（fr）与载波相位偏移频率（f0）的控制方法进行了改进。采用上、下两块半导体制冷片（TEC）对振荡器局部环境进行温度控制,并微调TEC温度将fr与f0漂移量分别稳定在10 Hz和600 Hz以内。利用锁相电路反馈控制有效腔长和泵浦光功率对fr与f0进行了精密锁定...     

基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统

介绍了光纤拉曼散射效应测温和光时域反射定位的技术原理,针对传统点式测温传感器在实际应用中存在的漏检和定位不精确等问题,提出了基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统,该系统采用双通道校正测量模式,提高了温度测量和泄漏定位的准确度,从硬件组成和软件功能两方面对该系统进行了详细的阐述。     

Simultaneous measurement of strain and temperature using a hybrid local and distributed optical fiber sensing system

Structure multi-parameters measurement, such as strain, displacement, corrosion and temperature, is of the utmost importance for structural health monitoring. Meanwhile uncoupling method of temperature and strain has still a technical problem in structure sensing measurement. In this paper, we proposed a method for simultaneous measurement of strain and temperature using a hybrid local and distributed optical fiber sensing system. The principle of the method is investigated and then validated by the theoretical simulation experiments and tensile tests in laboratory. Furthermore, one experiment for internal force measurement of a smart stranded wire, under the interaction of temperature and strain, is also conducted in lab. The experimental results show that the strain and temperature can be well measured simultaneously by using one multi-signal optical fiber sensor.     

光纤涂层用于光频域反射仪温度传感的仿真研究

为了设计用于光频域反射仪（optical frequency domain reflectometer, OFDR）温度传感的涂层光纤,提升OFDR的温度灵敏度,增加其适用场景,从理论上分析了1层和2层涂层对单模光纤中瑞利频移温度灵敏度的影响并进行了仿真。考虑到外涂层的几何、热和机械性能,首先,用Lame解理论分析涂层对OFDR瑞利频移温度灵敏度的影响;其次,基于温度带来的光纤轴向应变关系以及光纤与1层涂层之间的力平衡,提出了仅含1层涂层的简化解;最后,针对建立的理论模型,对1层以及2层外涂层光纤的瑞利频移温度灵敏度进行了仿真。结果表明,瑞利频移温度灵敏度随着外涂层的杨氏模量、半径和热膨胀系数的增加而增加,而与涂层泊松比几乎无关。本研究结果将有助于提高OFDR在高温度灵敏度和低温场景中的应用。     

光纤荧光温度传感器用于高压设备温度在线监测的研究

设计了一种基于荧光寿命的光纤温度传感器,用于高压开关柜触头温度的监测。采用稀土作为敏感材料,将其粘贴到被测体表面,实现了非接触测温。     

基于两光斑旋转的光纤传感器的温度稳定性研究

为了研究基于两光斑旋转的光纤传感器对温度变化的灵敏性,设计了一种基于光斑旋转角度调制的新型光纤传感系统。在一根光纤上绕制2个光纤环,通过改变光纤环1的直径使光纤发生宏弯损耗获得2个光斑,将光纤环2置于水温控制箱中,观察温度的变化与出射光斑发生旋转的关系。为了更好地对比,还观察了温度变化与三光斑角度旋转的关系。通过对光纤宏弯损耗及光纤环耦合原理的分析,利用MATLAB对实验数据进行处理,得出了两光斑光纤传感器具有温度稳定性的结论。     

基于PPP-BOTDA分布式光纤传感技术的管道健康监测应用研究

基于布里渊光时域分析(BOTDA)的分布式光纤传感技术已经逐渐广泛应用在各种民用、公用设备的应变与温度监测中.尤其是近年来兴起的一种新型传感技术:脉冲预泵浦布里渊光时域分析(PPP-BOTDA),通过引入预泵浦脉冲,获得了厘米级的空间分辨力.介绍了PPP-BOTDA技术的工作原理,阐述并探索研究了该新兴技术具有的优势与...     

具有温度自补偿功能的新型光纤光栅应变传感器的研究

分析了光纤光栅的温度应变交叉敏感的机理,设计并制作了一种新型的具有温度补偿和应变增敏效果的光纤布拉格光栅应变传感器．实验结果表明,在-10-50℃的温度变化范围内,传感器实现了良好的温度补偿和应变增敏效果,温度敏感性降低至封装前的1／10,应变敏感性增至原来的1．17倍．     

基于微纳光纤谐振环的温度传感器研究

该项工作制作并验证了基于微纳光纤结型谐振环的高灵敏度且扩大测量范围的温度传感器。 在微纳光纤谐振环中产 生多个模式并参与谐振,多个模式谐振的光谱相互叠加,形成带包络的游标光谱。 通过提取游标光谱的包络线,实现高灵敏度 的温度测量,灵敏度高达-10 nm/ ℃ 。 但计算得到利用游标光谱时的温度测量范围仅约为 4℃ 。 为解决测量范围过小的问题, 将包络光谱与单一频率组分对应的谐振光谱相结合,使测量范围扩大至约 20℃ 。 相比于单一频率组分对应的谐振光谱,利用 游标包络光谱实现了灵敏度约 1 600 倍的放大。 该方案利用游标效应提高温度测量灵敏度的同时,利用单一频率组分对应的 谐振光谱扩大了游标光谱的温度测量范围,提高了传感器的性能和实用性。