光纤光栅应变传感器二维应变测量方法

文章介绍了光纤光栅二维应力传感测量的试验台的准备、光纤光栅的制备、光纤光栅的粘贴、实验仪器、实验过程、光纤光栅测量应变与电阻应变片的测量结果作对比。实验结果说明利用光纤光栅应变花可以得出与电阻应变花一致的结果。     

基于光纤光栅的结构应变模态测试及参数识别

以光纤光栅传感器为测量手段实现了基于快速应变响应的结构模态分析。根据位移模态分析的基本原理,推导了应变模态参数识别算法,能够仅根据应变响应数据计算结构的模态参数。搭建了一套采样率为5 000Hz的光纤光栅快速应变采集系统,进行了等截面悬臂梁的光纤光栅应变模态试验并识别了悬臂梁的前5阶模态参数。光纤光栅方法与有限元分析结果相比,固有频率相对误差小于0.6%,比基于电传感器的位移模态测试结果更接近理论值。基于光纤光栅的应变模态分析方法附加质量小,能够适应更复杂的测量环境,具有一定的应用价值。     

基于光纤光栅的螺纹钢标准试件拉伸应变分析与测量

利用光纤光栅作为传感元件,对螺纹钢标准拉伸试验试件的拉伸应变特性进行了分析与测量,采用电阻应变片作为对比测量,并与理论值进行了比较.测量结果FBG2的应变测量灵敏度为15.647 με/kN非常接近理论期望值15.680με/kN,而电阻应变片的应变测量灵敏度仅为14.162 με/kN;同时,利用光纤光栅测量钢筋试件弹性模量,其中FBG2测得弹性模量为2.03×105MPa与标准测量值一致.结果表明,作为测量应变的常用仪器,光纤光栅比电阻应变片具有更强的实用性.     

光纤传感器在土木工程中的应用研究

通过建立光纤应变传感器系统并将其埋入结构中,测量结构物的位移、应变和结构的振动响应,取得实验结果。本文的研究成果对结构的内应变、振动响应测量及结构的实时、长期、连续监测具有重要意义。     

分布式光纤传感器的应变测量方法及其应用

基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器是对应变、温度耦合敏感的高分辨率传感器。针对应变测量方面,研究对比了分布式光纤传感器及电阻式应变片在应变测量方法上的区别。通过钢板单向拉伸试验,分别从测量精度、线性度及可重复性等方面研究对比了分布式光纤传感器及电阻式应变片的测量数据。通过非等厚度悬臂梁弯曲试验,分析分布式光纤传感器在应变测量方面的优势,并借助于分布式光纤传感器的应变测量数据,重构结构表面应变场。     

三向光纤布拉格光栅应变传感器的设计及应变特性

针对多向应变测量问题,采用凸台和圆环状基片结构设计了一种三向光纤布拉格光栅（FBG）应变传感器,实现了对结构三个方向应变的同步测量。通过振动试验台和不锈钢板进行了同电阻应变片的静态对比实验和振动监测实验。结果表明,FBG应变传感器和应变片在三个方向的静态应变曲线基本一致,相关系数分别为0.98、0.98和0.99。振动功率谱分析结果表明,FBG应变传感器和应变片均观察到了一次谐波和二次谐波,频率误差分别为2.77%和0.97%,且应变片还监测到了高次谐波信号。该传感器具有结构简单、尺寸小、测量精度高、定位准确等优点,在多向应变监测领域具有良好的应用前景。     

等强度梁表面应变分布光纤测量实验

基于光频域反射技术(OFDR)原理的分布式光纤测量技术,研究聚酰亚胺光纤在等强度梁表面不同布线方式下测量应变的准确性。聚酰亚胺光纤分别与梁的长度方向平行、垂直、呈45°角及绕成直径为?50 mm的圆粘贴,测量梁表面应变分布,测量结果同时与应变片及理论值对比,研究光纤在非轴向应力作用和弯曲下的轴向应变分布测量结果,误差小于1%。实验结果表明,基于OFDR原理的光纤技术可实现结构表面应变分布式连续准确测量。     

基于光纤光栅的传动齿轮模态分析

利用光纤光栅传感器实现了基于快速应变响应的传动齿轮模态分析。基于波分复用技术组建光纤光栅传感网络,根据光纤光栅的应变响应数据完成齿轮的应变模态分析,并与基于声压传感器的齿轮试验模态分析结果进行对比,固有频率相对误差小于0.1%。为了实现光纤光栅传感器的快速应变采集,搭建了一套光纤光栅快速解调仪。该解调仪是基于体相位解调的单通道快速解调仪,采样速率最高为35kHz,使用LabVIEW编写了光纤光栅信号采集和解调软件。基于光纤光栅的齿轮应变模态分析方法附加质量小,比传统加速度传感器测量结果更准确,能够适应小型齿轮箱内部复杂和恶劣的测量环境,具有一定的应用价值。     

光纤光栅和静态电阻在静压模型管桩测试中的对比试验研究

为了提高光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratin g,简称FBG)应变传感器测量精度,针对光纤光栅传 感器在模型管桩试验应用情况,提出了一种光纤光栅传感器理论灵敏度系数和实验灵敏度系 数应变标定方 法。该方法通过实验标定微型光纤光栅应变传感器的灵敏度系数,与理论分析传感器灵敏度 系数进行对比, 同时在模型管桩安装传感器位置粘贴应变片。实验结果表明,标定后的FBG应变传感器测试 结果更加准确, 为基于FBG应变传感器的模型管桩监测技术奠定了基础。同时,该方法适用于FBG传感器应 用与模型管 桩前的标定,可以得到准确反映模型管桩受力变形的真实数据,提高了光纤光栅传感器在模 型管桩试验中 的测量精度。同时,该方法简单、易操作,为光纤光栅传感器在试验和工程中应用奠定了基 础,加快了FBG 传感器在模型管桩荷载传递监测应用的步伐。     

一种钛合金基片封装的光纤光栅应变传感器

为了提高光纤光栅应变传感器的应变响应灵敏度,提出了一种基于钛合金基片封装的光纤光栅应变传感器.根据材料弹性模量的相关理论,该封装采用钛合金（TC4）作为封装材料;根据力学传递原理,该封装采用类似杠铃状的结构设计.这种封装能够使应变有效地传递到传感器内的光纤光栅上,从而很好地测量应变.通过实验得到其应变响应灵敏度、反射波长与应变的相关系数.实验证明,采用这种封装设计的传感器能够获得较高的应变灵敏度,其反射波长和应变具有很好的相关性.     

利用光纤曲率传感器测量轴向应变

为了实现对轴向线应变的测量,建立了光纤曲率传感器的轴向线应变测量系统。对系统中传感器的布置方式、敏感区的位置优化和测量系统的数学模型等进行了研究。根据光纤曲率传感器只对曲率变化敏感的特性,将传感器绕成圆弧形布置在被测物体的表面,并保持传感器敏感区表面与被测物体表面垂直;对传感器上的点在轴向力作用下的移动轨迹进行了分析,建立了轴向线应变与传感器曲率之间的数学模型;在上述数学模型的基础上,对传感器敏感区的位置进行了优化。最后,对聚氨脂橡胶块在电子万能实验机上进行压缩,使其产生轴向线应变,利用上述的测量系统对聚氨脂橡胶块的轴向线应变进行了测量实验。实验结果表明,本文系统的应变测量精度为0.002 8应变单位。     

基于BOTDR的光缆直拉式拉伸试验装置

介绍了光缆拉伸试验装置，分析了光缆拉伸试验的监测项目。对两种拉伸装置进行了比较，提出了在直拉式试验装置中的光缆夹持和防止光纤纵向滑移的方法，并给出了基于一种新的应变测量仪BOTDR(布里渊光时域反射仪)的测试结果。     

熔锥光纤耦合器的应变研究

本文利用悬臂梁对单模熔锥光结耦合器的耦合比与应变的关系进行了研究。实验表明耦合器的耦合比不但对应变敏感,而且变化有单调性,因此,熔锥形单模光纤耦合器是一种有潜力的光纤应变传感器。     

干涉型光纤应变传感技术的发展与应用

详细论述了干涉型光纤应变传感器的特点、分类及各自的工作原理,包括麦克尔逊型、马赫-泽德型、萨格奈克型、法布里-珀罗型干涉仪的应用介绍;分析并比较了各类干涉应变传感器的性能指标和参数;给出了其各种类型传感器的适用范围;并且对近几年来的干涉型光纤应变传感器的新应用进行了重点介绍.分析表明,随着科学技术的不断发展,干涉型光纤应变传感器将在各种工业领域发挥更多更重要的作用.     

一种预张拉大标距光纤光栅应变传感器的研究

研究开发出一种用于大传感标距测量的新型光纤光栅(FBG)应变传感器,提出一种基于预张拉原理的传感器封装方法.分别开发出传感标距为10 cm与20 cm的大标距FBG应变传感器,预张拉稳定性试验结果表明,传感器内的预张拉水平可以保持在一稳定水平.应用等截面梁标定方法研究了该传感器的应变复敏特性,结果显示,传感器布拉格波长与大标足巨内的平均应变具有非常好的线性关系.应用水浴法研究了该传感器的温度灵敏特性,结果显示,传感器布拉格波长与温度具有非常好的线性关系.最后,通过与小标距裸FBG的对比试验研究其测量大标距内平均应变的性能,结果显示,传感器可以准确测量大标距内的平均应变.     

结构健康监测用光纤布拉格光栅应变传感器研究

采用不锈钢管对光纤布拉格光栅（FBG）进行封装并对其进行标定，粘贴在钢桁架表面测量结构的应变，封装光纤光栅显示了良好的传感性能，与电阻应变片测量结果吻合良好。封装后的光纤布拉格光栅传感器操作容易，便于安装，为建立工程结构健康监测系统奠定了基础。     

基于分布式光纤布里渊散射的油气管道应力监测研究

为了进一步提高油气管道的监测,提出了一种基于分布式光纤布里渊(Brillouin)散射的油气管道的应力监测方法,并对模拟性油气管道进行了实验研究。通过分析应变与布里渊频移之间的关系,研究了管道的形变,并且对如何布置光纤进行了研究。实验结果表明,布里渊散射光纤传感技术能够准确监测并识别管道的应力变化。在长为200m光纤中,应变分辨率达2με,空间定位分辨率达到0.5m。     

基于光纤光栅应变花的平面应变状态实验分析

提出并实现了直角与三角形两种光纤光栅(FBG)应变花方案,分别由在1根光纤上实现准分布的3个FBG制成。将之粘贴存等强度梁上,判断主应变方向及大小,研究其平面应变测量性能。试验结果显示,测量主应变方向同实际方向符合,两种应变花测量结果一致。     

自映像多模干涉仪的应力传感研究

提出一种基于自映像原理的多模应力传感器。通过测量透射谱中满足自映像条件的波峰波长,解调纵向应力的大小。分析了传感器中多模光纤(MMF)结构参数对透射谱的影响。0～4 400με纵向应力范围的实验结果表明,透射光谱峰值波长的漂移与应力之间呈良好的线性关系,应力敏感度为1.29pm/με。本文传感器制备简单,对MMF的长度精度要求不高。利用多模干涉仪(MMI)的带通特性,可以通过简单地并联不同长度的无芯光纤传感器实现多路复用。     

采用延时原理的光纤拉伸应变测量技术

光纤作为一个光延时器将使通过光纤的光脉冲产生延时，而当光纤受拉伸时会产生拉伸应变使光纤长度化从而产生附加的脉冲延迟。本文基于这个附加延时原理，分析讨论了各种兴纤拉伸应变测量的方法。