基于光纤光栅技术的大型钢结构安装监测系统

介绍了大型钢结构应力温度监测系统的组成结构,详细研究分析了光纤光栅传感技术在钢结构监测中的应用原理及方法,设计开发了一套基于多线程模式的上位机软件.该系统克服了传统传感技术的诸多缺陷,具有精度高、抗干扰性强、实时性好、应用方便等优点,并已成功应用于北京五棵松体育馆屋顶钢结构安装过程监测,达到了预定目标.     

一种基于光纤光栅新型位移传感器的研究

介绍了一种应用光纤光栅传感器测量狭窄曲面空间位移的方法.随着外界应力的变化,光纤光栅传感器的中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种用光纤光栅作为敏感元件测量狭窄曲面空间位移的方法,解决了特殊场合狭窄曲面空间位移的测量存在许多难以解决的问题,并对实验结果进行数据分析.     

基于光纤光栅的顶板离层监测系统

根据光纤光栅传感原理研制了一种新型的项板离层监测系统,基于光波导理论和材料力学原理推导了光纤光栅波长与位移之间的响应关系.试验结果表明:该系统的位移响应灵敏度为0.012 8 nm/mm.光纤光栅离层在线监测系统能够实时准确地显示、存储巷道顶板离层状况,具有实现预警和报警功能.为巷道支护质量的长期在线监测提供了一种有效的手段,应用前景广阔.     

基于准分布式FBG阵列的大型机械结构应变监测研究

针对机械加工制造中大型机械结构部位、尤其是壁板类零件在工况中受强过载容易造成结构强度失效等问题,采用准分布式光纤布拉格光栅(FBG)阵列对常见板状结构局部应变进行准分布式监测研究。在对应变传感器理论分析的基础上,结合波分复用技术,在一根光纤上接入9支FBG构成传感阵列,使其分布在板状结构表面。通过有限元理论分析与局部加载试验验证,证明了准分布式FBG传感阵列对大型机械结构进行应变监测的可行性。研究结果为结构健康监测提供了一种可靠的应变监测方法,为进一步研究准分布式FBG阵列的位置布局提供了有利的试验依据。     

基于光纤光栅传感器的变电站沉降远程监测系统

该文设计了一种用于测量沉降量的光纤光栅传感器,并在此基础上进一步设计了一种变电站沉降远程监测系统,可实现变电站沉降的现场或远程终端实时显示。监测系统设计加工完成后进行了室内外试验,试验结果显示系统的最小分辨率为0.1 mm,最大测量误差不超过3%,满足现场的使用需求。     

用于船舶结构监测的大量程光纤布拉格光栅应变传感器

平板结构的贴片式光纤光栅传感器应变测量范围较小,难以满足船舶结构健康监测中的应变测量要求。本文采用不锈钢材质,设计了一种采用环形平面弹簧和平板复合结构的贴片式传感器,通过环形平面弹簧结构将复合结构的大应变转化为光栅的小应变,降低被测物体与光栅之间的应变耦合系数,实现了大应变测量。理论分析了复合结构的传感原理,通过有限元方法仿真了该结构的应力分布,结果证明了该结构能够实现大应变测量。将传感器胶粘在特种钢试件上进行了载荷试验,试验结果表明:该复合结构传感器的量程大于20 000με,且线性度较好,相关系数大于0.99。另外,设计的传感器体积较小,便于安装,能较好地解决船舶结构健康监测中的大应变测量问题。     

光纤光栅传感器在FPSO单点系泊监测系统中的应用

本文介绍了光纤光栅传感器的原理,概述了光纤光栅应力监测系统的组成。并结合海洋工程实例,说明了应力传感器的配置和布置方式。最后分析了光纤光栅传感器及其解调仪的性能指标,提出了光纤光栅传感器及其解调仪的选用原则,为海洋结构物的健康监测提供技术支持,从而进一步保障海洋工程的安全生产。     

光纤珐珀-光栅传感器通用解调系统研究

提出了用于光纤珐珀传感器(FFP)和光纤布拉格光栅传感器(FBG)的通用解调系统方案,研究了高精细度光纤珐珀可调滤波器(FFP-TF)对传感器的解调原理及系统的组成.初步实验结果表明本系统能够对上述两种传感器进行调解,FBG和FFP传感器的应变测量精度分别在0.5με和2με以下,是一种低成本、通用的解调系统.     

基于光纤传感的高压开关柜温度监测原理与设计

光纤传感器的出现,为高压电气设备温度监测研究提供了新的思路。采用电测温度探头和光纤传输相结合的方法,利用电传感技术和光纤耦合的高电压绝缘、抗电磁干扰性能强等优点,可实现对高压开关柜温度的实时监测。     

光纤光栅测温技术在电气设备中的应用研究

针对电气设备热故障引起绝缘能力下降并导致击穿,光纤光栅传感器由于耐高温、抗干扰性强、防水、远距离光纤传输等特性得到广泛应用,介绍了其在电力、铁路、桥隧、发电等领域中的一些典型监测方案,基于某牵引变电所的现场试验数据知:传感器测温分辨率0.1℃,误差在±2℃之内,报警灵敏度高,说明该技术具有很高的可靠性和稳定性,对于高压设备关键部位的绝缘监测具有很强的实用性。     

基于环向应变的燃气管道泄漏监测实验研究

燃气管道由于其功能的特殊以及深埋于地下或海底的环境,如果泄漏将引起灾难性的后果。泄漏引起的负压波会导致管道内压降低,进而引起管道环向应变减小。提出一种利用光纤光栅应变传感器测量管道环向应变,对管道泄漏进行无损监测的方法。利用准分布式安装在燃气管道模型主线以及支线上的光纤光栅应变传感器（fiber Bragg grating,简称FBG）进行多种泄漏工况模拟试验,包括不同位置泄漏、支线泄漏和模拟调泵。试验结果表明,光纤光栅应变传感器能够迅速准确地监测到管道的泄漏信号,这种基于环向应变监测的管道泄漏监测方法是可行的,具有很大的发展前景。     

架空导线覆冰状况自动检测系统

近几年,我国冬季时常有冰雪天气,使处在恶劣环境下的架空输电线路大面积覆冰,导致杆塔、绝缘子倒塌,严重影响输电网的正常运行。在分析输电线路覆冰与气候的关系以及各种输电线路覆冰检测方法的基础上,利用光纤光栅传感技术,设计了一种架空导线覆冰情况自动检测系统,可代替人工对输电线覆冰情况巡检,并实时记录覆冰情况,进行预报警,提高了线路运行的可靠性。     

光纤光栅内锥式流量计的研究

光纤光栅传感技术具有光纤传感技术的所有优点,内锥式流量传感器具有量程比大,压损较小,耐高温高压,要求前后直管段长度小的特点。将光纤光栅和内锥流量传感器结合组成了新型的光纤光栅内锥式流量计,介绍了光纤光栅和内锥式流量传感器的工作原理,光纤光栅内锥式流量计的组成。实验数据和结论。     

微型FBG应变传感器在大坝模型实验中的应用

为了对大坝的地震安全性能进行准确可行的评价,在大坝模型实验中应用了自行开发的微型光纤光栅(fiber bragg grating,简称FBG)应变传感器.通过分析FBG应变传感器在每级地震作用下产生的残余应变、峰值应变,得到大坝的内部变形和裂缝发展情况,进而对大坝的地震安全性能进行评价.实验结果表明,该传感器能够及时准确地监测大坝模型在地震荷载作用下内部混凝土变形以及开裂情况,对结构的损伤进行识别和预警.通过对比有筋坝段和无筋坝段的变形和开裂情况得知,在模型的薄弱位置布设钢筋可以有效抑制裂缝的产生以及发展,提高大坝的抗震性能.     

光纤布拉格光栅钢筋腐蚀传感器

基于钢筋混凝土中钢筋锈胀和光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)应变、温度测量原理,设计了一种灵敏度较高的FBG钢筋腐蚀传感器。传感器主要由两个FBG(FBG-1,FBG-2)和带有轴向通孔、轴向通槽、环形槽及盲孔的钢筋件组成,FBG-1用于监测钢筋件的锈胀应变,FBG-2用作温度补偿器。为了提高传感器的成活率,在FBG-1外紧密包裹一层滤纸,并用水泥砂浆封装。此外,推导了钢筋件的腐蚀率计算公式,根据光纤解调仪采集的波长变化值可以计算得到钢筋件的腐蚀率。依据法拉第电解定律设计了电化学加速腐蚀实验,探究传感器的工作性能。实验结果表明,该传感器能够监测到0.7%以内的质量腐蚀率,灵敏度较高,且测量范围大于5%。该传感器能够有效监测混凝土中钢筋的早期腐蚀过程,准确估算保护层开裂时间,具有实际工程应用价值。     

基于光纤光栅的小量程称重传感器设计

设计了一种小量程光纤布拉格光栅称重传感器,采用双孔单槽式悬臂梁型弹性体结构,并利用有限元软件ANSYS对弹性体结构进行优化设计,以满足小量程设计要求。采用四片光纤光栅布片方式,提高了传感器的灵敏度,并利用正应变和负应变的光纤光栅信号进行叠加,以补偿温度的影响。对传感器进行加载卸载实验,并对所设计的传感器进行了整体性能分析,实验结果表明,传感器的称重范围为0-4kg,线性度误差小于0.9%,温度补偿达到了一定效果,性能稳定,证明了设计方法的可行性。     

光纤光栅传感器实时解调系统

通过对FPGA和可调光纤F-P滤波器原理的研究,设计了一个具有高速率、高精度、低成本等优点,并且可以直接输出对应于波长变化的电信号,实现准确的多点实时测量的解调系统。文中给出了该系统的主要器件选择以及软硬件设计方案。实验证明,该解调系统的动态扫描范围达50 nm,分辨率达到1.8 pm.     

FBG微应变测量系统的相位解调技术研究

针对布拉格光纤光栅(FBG)微应变测量系统,在对FBG传感原理的分析基础上,结合M-Z干涉的相位生成载波(PGC)解调法,提出了测量系统的总体设计方案。基于本设计方案,进行了详细的光路设计、电路设计和软件设计,并针对PGC算法进行了仿真;搭建了测量系统实物,对光路重要参数进行了标定。仿真结果显示调制度C取5.3rad时信号具有较大幅值,且对于大于100Hz的传感信号具有较好解调效果。