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。     

基于分布式光纤传感器的管道受弯变形监测试验研究

科学合理的管道安全监测技术对管道工程运行具有重要意义,开展了基于分布式光纤传感技术的管道受弯变形监测试验研究。针对现有分布式光纤变形计算方法的不足,提出了分布式光纤监测管道受弯变形计算方法,编写了基于MATLAB的分布式光纤管道受弯变形计算程序。研究结果表明,基于分布式光纤传感技术的管道受弯变形监测方法整体测量精度较高,在变形量小于180 mm范围内时绝对误差小于4 mm,平均相对误差在2%以内;当变形量较大时,绝对误差随之增大,但是平均相对误差在3. 2%以下。初步开展了基于分布式光纤传感技术的管道受力分析,结果表明模拟所得管道剪力模式与理论模式以及实际情况较为吻合。基于分布式光纤传感技术的受弯变形监测方法测量精度较高,误差较小,能够满足管道受弯变形监测要求,具有较好的应用前景,是一种理想的变形监测技术,同时该方法也能拓展应用到管道受力等其他安全分析中。     

基于分布式光纤传感器的变压器油温度实时监测研究

及时检测电力变压器的早期故障对于防止潜在故障至关重要。油温包含了变压器的大部分健康诊断信息，是故障诊断的最关键参数，因此，有必要对变压器绝缘油的状况进行实时监测。提出了一种基于光纤传感器测量变压器油分布式温度的新方法，采用分布式光频域反射（OpticalFrequencyDomain Reflectometry,OFDR）传感技术和光纤光栅（FiberBraggGrating,FBG）传感技术，对100kVA变压器油储罐内外的温度进行监测，采用分布式方式对不同负载条件下的绝缘油温度进行监测，并与传统的单点热电偶法和红外热成像法进行比较。测试结果表明，传统方法与提出的分布式光纤温度传感器监测结果具有很好的一致性，证明了应用分布式光纤传感技术对变压器油温度进行实时监测的可行性。     

分布式光纤拉曼散射测温技术的进展

分布式光纤拉曼散射温度传感器系统(Distributed Optical Fiber Raman Temperature Sensor，DOFRTS)，是一种实时、在线、多点光纤温度测量系统，一种用于实时测量空间温度场的高新技术，已成为工业过程控制中的一种新的检测方法与技术。在系统中光纤既是传输媒体又是传感媒体，利用光纤背向拉曼散射的温度效应，     

基于分布式光纤传感的多参量地埋电缆检测装置研究

设计并搭建了一种基于相位敏感光学时域反射技术(Φ-OTDR)和布里渊光学时域反射技术(BOTDR)复合的分布式地埋电缆光纤传感系统。该系统通过测量光纤中激光脉冲后向散射光的变化,可对地埋电缆的温度、振动和应变等信息进行分布式监测。根据振动和温度的变化特性,可实现对外破、短路、塌陷等突发事件的提前预警及精确定位。该系统具有结构简单、测量精确、稳定性好等优点,为电力系统的安全运行提供有力保障。     

分布式光纤温度传感器的研究现状及趋势

阐述了分布式光纤温度传感技术的研究进展,主要介绍了基于后向瑞利散射、后向拉曼散射和后向布里渊散射的分布式光纤温度传感技术,并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势.     

分布式光纤载流量/温度安全监测系统的研究

针对电力电缆安全监测的应用需求,提出了一种以拉曼分布式光纤温度传感技术为核心的分布式光纤载流量/温度安全监测系统设计方法。该系统利用拉曼分布式光纤温度传感器对电网中的电力电缆线路的温度、载流量等运行状况进行全方位实时智能监测。试验结果表明,该系统可实现20km的电缆导体温度和载流量运行状态监测预警,计算导体温度与实测导体温度最大偏差不超过1℃,定位精度0.5m,采用有限元算法得到的电缆温度和电缆载流量的对应关系与实际情况基本吻合。     

后向拉曼散射材料色散的位置匹配法误差校正

分布式光纤拉曼温度传感器中存在的色散效应造成升温峰中心位置的测温结果偏高,特别在温度突变的情况下影响尤为严重。针对此问题,详细分析了分布式光纤拉曼温度传感器的色散效应引起的光纤中各点反斯托克斯光和斯托克斯光传输速度差异,提出了基于两路背向散射光功率数据位置误差的分段配对方法,将反斯托克斯光功率与比它早散射回的斯托克斯光功率适当配对,再代入温度解调公式进行解调,从而减小了温度测量误差。最后,利用3 km分布式光纤拉曼测温系统进行了验证,实验结果表明,经过配对修正后,升温峰中心位置的温度测量误差减小了0.3~0.8℃。     

结构强度试验中分布式光纤应变测量技术的应用研究

针对目前国内应变测量技术在飞机结构强度试验中应用的不足,利用分布式光纤传感器进行高空间分辨率、超大复用容量、高精度的传感检测.以MA700飞机机身等直段结构强度试验为载体,采用间距极小的超短弱反射的光纤光栅阵列搭建传感网络,基于光频域反射技术搭建传感光路,通过对解调原理、解调算法和试验验证等相关问题的研究,获悉光纤铺设...     

光纤Bragg光栅温度和应变传感特性的试验研究

在光纤Bragg光栅传感原理的理论分析基础上,采用保温装置和等强梁结构对其温度和应变传感特性进行了试验研究,并做了试验结果的误差分析.其结果表明光纤光栅的Bragg波长随温度和轴向应变的变化呈现出良好的线性关系,且重复性较好.试验测得的温度灵敏系数升温时约为9.54 pm/℃,降温时约为9.53 pm/℃,理论计算值约为9.72 pm/℃;应变灵敏系数加载时约为1.006 pm/με,卸载时约为1.005 pm/με,理论计算值约为1.011 pm/℃;其试验值与理论计算值吻合得很好.同时介绍了一种简单实用的温度补偿技术,得出了考虑温度补偿后的实际应变与光栅波长的关系式,并采用焊接应力在线监测试验对其温度和应变传感特性的标定值进行了验证,为光纤Bragg光栅在铝合金工程结构中进行温度和应变监测提供了理论依据和试验数据,对光纤Bragg光栅传感测量的工程应用具有借鉴作用和重要意义.     

基于螺旋式光纤环输出光斑旋转的温度传感器

采用将传感光纤绕制在螺旋型调制器上的方法,设计了一种基于光斑旋转角度调制的新型光纤温度传感器。根据螺旋型调制器所处环境温度的变化会使传感光纤产生双折射效应,从而使出射光斑发生旋转变化的原理,通过CCD获得不同温度下的出射光斑图像的变化情况以及利用MATLAB对所得数据进行处理,可以探测出温度变化与出射光斑旋转角度的关系,达到对温度间接测量的目的。实验证明,光斑旋转角度与温度变化在一定范围内有很好的线性关系,而且该传感系统灵敏度也比较高。     

光纤传感技术在航空发动机温度测试中的应用

温度测试对于航空发动机设计与研制具有极其重要的意义。航空发动机的测温环境具有高温、高压、高速气流冲击、高转速、安装空间狭小等特点,还要求测温系统具有大量程、高精度和高稳定性的工作性能,可供选择的测温方法非常有限。光纤温度传感器具有体积小、抗电磁干扰、极端环境下的安全可靠和使用灵活等优点,并具有串联复用的准分布式传感能力,在航空发动机温度测试中有很好的应用前景。本文对比总结了基于光纤布拉格光栅、光纤法布里-珀罗、光纤超声和光纤辐射等几类典型的光纤温度传感器的传感原理、制造工艺和技术特点,分析了航空发动机研制中不同对象和场景的温度测试需求,对光纤温度传感技术在航发测温领域中的应用研究现状进行了分类整理和发展水平综述,对其在未来实际应用中存在的不足进行了分析,最后对其在未来研究及应用的发展方向进行了展望,为后续航发测温领域研究及应用提供参考。     

Optical Ring Resonator Based Temperature Sensor

Temperature sensor based on optical ring resonator has been demonstrated with its constituent material as silicon (Si-fiber) and germanium (Ge-fiber) in this work. It has been done through optical delay line signal processing technique in Z-domain. The group indices of both the materials vary with the change in temperature due to the thermo-optic effect in materials. Thus temperature dependence of free spectral range forms the basis of modeling the sensors. Silicon (Si) fiber based optical sensor can sense the temperature in the range 30–500 °C and that for germanium (Ge) fiber the range is ?25 to 300 °C. Obtained temperature sensitivities for Ge and Si-fibers are 5.55 and 2.97 MHz/°C respectively.     

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.     

往复式压缩机十字头轴瓦温度无线光纤传感在线监测机理

针对石化行业往复式压缩机十字头轴瓦温度在运动过程中难以监测的技术难题,结合往复式压缩机十字头往复运动的特点,提出了一种往复式压缩机十字头轴瓦温度无线光纤传感在线监测方法,研究了它的无线监测机理、方法及无线信号输出特性,结果显示采用该方法在20%的能量耦合效率时仍可以进行温度监测,表明该监测机理具有可行性。     

井下光纤式压力温度复合传感器设计

文中介绍光纤技术应用于井下压力温度复合传感器的设计方法,对传感器的结构设计和基本原理进行了探讨,推导出光纤技术测量温度和压力的数学模型,该传感器特别适用于高温高压并需要长线传输的应用场合。     

光纤传感器在涡轮轴向位移检测中的应用研究

以光纤传感原理为基础，采用一种强度补偿型反射式光纤位移传感器，借助光纤本身的优势，实现涡轮机轴向位移的实时监测。系统包括光源及其驱动电路、光纤传输通道、信号处理电路和信号输出系统。通过双路接收的方法消除因光源发光功率波动、光纤损耗变化以及环境干扰光等因素对测量结果的影响。采用稳压源驱动和温度补偿保证光源发光的稳定性，进行转速监测以补偿速度变化引起的误差。采用单片机完成被测信号的识别和处理，提高了测量的精度。     

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。     

温度自动补偿超磁致伸缩材料布拉格光栅光纤电流传感器

基于超磁致伸缩材料,提出了一种传感光纤光栅(S-FBG)和参考光纤光栅(A-FBG)相结合的温度自动补偿全光纤交流电流传感器。此传感器将传感光纤光栅和参考光纤光栅级联呈"十字形"后粘贴在超磁致伸缩材料上,然后将其置于聚磁回路狭缝内;同时控制传感光纤光栅的径向与磁场方向相同,而参考光纤光栅的径向与磁场方向相反。最后,将S-FBG的中心波长置于A-FBG反射谱的边带上,通过检测两光纤光栅级联反射光强的变化实现了电流测量及温度自动补偿。选用3dB谱宽分别为0.23nm和0.08nm的A-FBG和S-FBG进行了实验测试,结果表明:有效安匝电流为1.0~138.2A时,该传感器可实现线性测量,线性度为0.996 3,测量灵敏度为16.0 mV/A,最小可测有效安匝电流为1.0A。