用于光纤光栅传感器温度补偿方法的研究

本文比较了定长系数线性回归分析法和BP神经网络算法用于补偿温度对光纤光栅压力传感器的影响的效果。回归分析法可以起到一定的补偿作用,但对个别数据点补偿效果不理想。BP网络融合处理后的数据,其零位温度系数和灵敏度温度系数从补偿前的34．5％℃-1和34．2％℃-1分别下降到0．02％℃2-1和0．07％℃-1,提高了近3个数量级,充分证明BP神经网络对光纤光栅压力传感器进行温度补偿的有效性。     

基于Matlab的光纤电流传感器温度补偿研究

针对光纤电流传感器存在温度稳定性的问题,文章提出了一种基于Matlab的光纤传感器温度补偿的设计方案。该方案根据光纤电流传感器的输出偏差值,结合Matlab的曲线拟合功能,进行最小二乘法四次多项式拟合,找出温度补偿因子,从而建立温度补偿方程。实验结果表明,该光纤电流传感器测得的电流值的最大误差由温度补偿前的13.35%降低到温度补偿后的0.3%,大大提高了光纤电流传感器的精度和温度稳定性。     

光纤光栅电流传感器

本文提出并实验验证了一种利用新型材料制造的光纤电流传感器。通过结构的合理设计,提高了由光纤光栅和磁致伸缩材料构成的光纤电流传感器的检测灵敏度。所使用的致材料和传感器工作的动态范围的合理选择,使得传感器的输出有很好的线性,并且避开了磁致材料的磁滞效应对传感器特性的影响。     

具有温度补偿的膜片型光纤光栅温度压力传感器

阐述了具有温度补偿结构的膜片型光纤光栅温度压力传感器。传感器以弹性膜片为感压元件,在压力作用下产生轴向位移来压缩压力敏感光栅以实现压力传感;通过结构温度补偿消除压力敏感光栅的温度漂移,同时串入感温光栅进行实时修正并实现温度测量。对传感器的压力和温度特性进行了测量。试验结果表明:压力灵敏度为528 pm/MPa,温度灵敏度为8 pm/℃。     

一种改进的双光纤光栅大电流传感器

超磁致伸缩材料(Tb0.30Dy0.70Fe1.95)在不同方向具有不同的磁致伸缩效应,在此基础上,提出了一种改进的基于超磁致伸缩材料的双光纤Bragg光栅(FBG)大电流传感器结构.通过检测2个Bragg光栅的波长漂移差得到被测电流.消除了超磁致伸缩材料的温度影响,解决了FBG的温度-应变交叉敏感问题,同时,增大了FBG的应变,提高了传感器精度.试验结果表明:在-10～60℃的温度变化范围内,该传感器2个Bragg波长差与电流变化具有较好的线性度,不受温度变化的影响.传感器的电流灵敏度为5.78×10-4nm/A,与理论值的相对误差为2.89%.理论与试验结果符合较好,表明该传感器结构是可行的.     

一种免受温度影响的双光纤光栅应变传感器

应用温度补偿原理,设计了一种新颖的不受温度影响的双光纤布拉格光栅测应变传感结构.基于理论分析,得出了此传感结构的应变与布拉格波长相对位移量之间的关系,给出了应变灵敏度的解析表达式.实验结果表明,此传感结构对应变的响应曲线具有很好的线性度和很高的灵敏度,并且不受温度影响;在0～0.8 mm的应变范围内,应变灵敏度为0.171nm/με,比单光纤光栅传感结构提高一倍;在-25～60℃的温度变化范围内,两光栅的布拉格波长差没有发生明显变化,传感结构不受温度影响.     

光纤光栅应变传感器温度补偿计算值的改进

温度补偿传统算法没有考虑光纤光栅应变传感器标定状态和实际测试状态的差别,在算法理论上存在不足。为解决这一问题,分析了测试状态下传感器的约束变形特征及温度影响,提出了温度补偿改进算法。通过对改进算法和传统算法的比较分析以及混凝土试块应变测试试验,验证了算法的正确性。理论分析表明,改进算法体现了传感器本身的线膨胀系数和被测结构线膨胀系数的差别所带来的影响,理论上更合理。混凝土试块应变测试试验结果表明,利用改进算法得到的实测应变误差小于4με,而利用传统算法得到的实测应变大于8με。改进算法理论正确,计算结果精度更高,具有工程实用性。     

光纤Bragg光栅电流传感器的温度补偿研究

在基于超磁致伸缩材料Tb0.30Dy0 70Fe1.95的光纤Bragg光栅(FBG)大电流传感器的基础上,通过对传感头进行设计,提出了一种温度补偿的方案,解决了FBG的温度-应变交叉敏感问题,提高了传感器的精度.实验结果表明:在0～90℃的温度变化范围内,该传感器的Bragg波长差与电流变化具有较好的线性度,不受温度...     

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。     

光纤光栅用于应变/温度传感初探

本文介绍了光纤光栅应变和温度传感的原理，完成了光纤光栅用于应变和温度传感器的初步实验。分析表明波长为８２７ｎｍ的光纤光栅应变灵敏度为０．６５ｐｍ／ｕε，温度灵敏度为５．２ｐｍ／Ｃ。     

基于LabVIEW的FBG温度传感器数据采集系统设计

针对光纤B ragg光栅(FBG)温度传感器实时监测过程中,对数据采集和处理的快速、准确的要求,提出了一种基于虚拟仪器技术的实时数据采集处理系统设计方案。该方案在首先考虑FBG温度传感器原理的基础上设计了数据采集处理系统,应用虚拟仪器软件LabVIEW语言编写程序,实现了对数据采集系统的控制与处理。对FBG温度传感器的实验测试表明:所设计的系统能够满足FBG传感器实时数据采集和处理的要求。     

基于GA-WNN的电涡流传感器的温度补偿

针对电涡流传感器的温度漂移对其测量精度带来较大影响的问题,提出了基于遗传优化小波神经网络(GA-WNN)算法对电涡流传感器进行温度补偿修正模型。通过对电涡流传感器做标定实验,并且利用LM35温度传感器监测其工作温度,建立GA-WNN神经网络模型。该模型用遗传算法对小波神经网络的权、阈值进行全局的优化,改善了小波神经网络训练速度慢的问题,克服了易陷入局部最优的缺陷。研究结果表明,补偿后的灵敏度温度系数由8.69×10^-3/℃提升到3.48×10^-4/℃;零位温度系数由4. 78×10^-3/℃提升到1.85×10^-4/℃,均提高了一个数量级,成功实现了温度补偿的目的。     

一种耐高温光纤Bragg光栅温度传感器

分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0～230℃,且具有很高的稳定性,经10次等精度测量,其灵敏度值的波动不超过0.06%。可应用于高温环境下测量温度的变化。     

波分复用分布式FBG传感网络

提出并实现了一种可满足工程实用要求的波分复用光纤光栅传感网络解决方案,系统通过可调谐光纤F P滤波器的连续扫描实现波长信号的解调,该传感系统扫描带宽50nm,单点工作带宽5nm,对一般应用系统每根单纤可设20～30个点,系统最高扫描频率200Hz,分辨力5pm(约5×10-6或0.5℃)。     

基于差分校正的FBG测温网络系统设计

为了实现在大范围被测区域内实时温度监测的功能,选用光纤布拉格光栅(FBG)测温网络,同时,为了提高系统的温度测试精度和抗干扰能力,设计了基于差分校正的FBG测温网络系统.系统在原有测试结构的基础上,增加了校正光纤探头,从而针对任意位置上个别环境变化造成的温度误差进行校正.通过理论推导,差分校正值表达式被给出,并由此设计了差分校正算法.实验采用温度控制箱使被测区域温度从20℃变化为80℃,最小温度改变量为1.0℃.实验结果显示:回波中心波长产生的偏移量和温度之间大致每1.0℃的温度变化产生35～45 pm的偏移.差分校正型测温系统的温度检测误差为0.47％,优于传统的测温系统,并且基于差分校正的测温系统受局部环境影响很小,具有较高的系统稳定性.     

基于FBG的机器人柔性触觉传感器

为了满足机器人与外界环境、对象发生接触及交互作用时的触觉感知需求,提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的柔性触觉传感器．该传感器采用3×3 FBG阵列作为柔性传感元件,聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料构成双层柔性基体．介绍了传感器的传感原理并采用有限元方法对其弹性体进行力学仿真分析,基于标定实验平台完成该传感器的静态标定实验．传感器的空间分辨率为25mm,在10mm×10mm载荷施加单元下,对力的感知范围为0～7N,且传感器具有较好的线性度和灵敏度,重复性和一致性良好,力灵敏度为0.16nm/N．实验结果和分析研究都证明了柔性触觉传感器的可行性．该传感器与人体皮肤触感及结构极为相似,且布线简单、抗干扰能力强．     

变宽度悬臂梁的FBG流速传感器

通过对光纤传感器进行设计,提出了一种基于变宽度悬臂梁的光纤(Bragg)光栅(FBG)流速传感器.传感部分由不锈钢材质的悬臂梁和粘贴在其特定位置上的FBG构成,悬臂梁采用等腰梯形和矩形相结合的外形结构设计,传感头两部分之间的衔接不需要用销子固定,整个传感头浑然一体,无额外附加重量,制作方法简易,且实验设置参考光栅,实验结果不受温度变化的影响.实验表明:传感器的Bragg波长漂移量与流速变化有很好的线性关系,传感器的灵敏度为0.025 m/s.可测流速范围为0～2 m/s,传感器不仅实现了对温度的补偿,而且提高了测量精度、灵敏度.     

基于径向基函数网络的FBG传感光谱的重构

针对光纤Bragg光栅(FBG)解调系统中由于传感器部分脱粘、数据采集的量化误差引起的系统性能的非理想性,FBG反射回的光谱会发生失真。如果直接利用峰值检测法进行波长检测,存在较大的检测误差。于是便提出了用径向基函数网络(RBFN)拟合光纤光栅反射后的失真光谱的方法,此法与峰值检测法、高斯曲线拟合法相比,能够更大程度地减小波长检测的误差,提高解调的精度,并且,能够对多个光栅光谱进行重构。