光纤光栅应变传感器在桥梁中的应用

本文概述了光纤光栅在道路和桥梁中的应用前景和ＦＢＧ传感器的优点。分析了光纤光栅的基本光学性能和ＦＢＧ应变传感器的原理，并探讨了其制作上的技术问题。     

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.     

一种拉杆式的光纤光栅应变传感器

提出了一种拉杆式的光纤光栅应变传感器,并进行了理论分析和传感器标定实验研究。传感器由悬臂梁组成弹性系统,将光纤粘贴于悬臂梁内锥形孔内,利用拉杆传递监测对象表面应变变化。实验结果表明,传感器的应变灵敏度为1pm/με,线性度为0.994;温度灵敏度为16pm/℃,线性度为0.996。可应用于高精度要求下的应变测量。     

一种同时测量温度和应变的光纤光栅传感器

报道了一种新型实用的用单根光纤布拉格光栅(FBG)实现温度和应变分离传感的技术。当光纤光栅一部分包层直径变小时，整个光栅可以看成由两个周期相同但直径不同的子光栅连接而成。理沦分析和实验都证实了这两个子光栅具有相同的温度敏感性和不同的应变敏感性．由此实现光纤光栅传感器中温度和应变两参数的分离测量，而且这两个子光栅的中心波长间距可以直接测量应变大小．温度变化不影响所测量的应变值。实验中光栅的一部分包层直径被HF酸腐蚀到82μm．获得了两子光栅应变响应系数分别为0．00201nm/με．0．000858nm/με，二峰间距的应变响应系数为0．00116nm／με．二峰的温度响应系数均为0．01nm/℃的测量结果．依据这些结果可以对温度和应变进行同时分离测量。     

光纤布喇格光栅应变传感器

介绍了基于芯内布喇格光栅的光纤应变传感器，讨论了有关的技术及其特点。     

光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题分析

解决应变、温度的交叉敏感,实现应变、温度同时测量一直是光纤光栅传感器研究的关键问题,文章从其产生机理出发,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器。     

增敏型光纤布拉格光栅锚索测力传感器

提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的增敏型索力传感器。该传感器的基体为圆柱环状弹性体,3组回字梁间隔120°布置在圆环上,6个FBG分3组按顺序粘贴在回字形梁上,同时在传感器基体上粘贴1个FBG进行对比实验。采用有限元分析方法研究弹性体的应变分布特征,用3组FBG波长漂移量的差值作为传感器的输出信号,实现对锚索应力的测量和温度补偿。压力测试结果表明,基体上FBG的输出信号灵敏度为0.75 pm/kN,而回字梁上FBG输出信号的灵敏度为33.53 pm/kN,增敏效果显著且传感器具有良好的线性度和温度补偿能力。     

一种新颖的光纤光栅应变与温度双参量传感器

提出了一种光纤微弯协助型光纤光栅(FBG)应变、温度双参量传感的新方案。通过特殊的传感器结构,FBG反射光的中心波长和光强受到应变与温度的调制,根据调制系数的不同,实现了应变与温度的同时测量。实验表明,本传感器有效解决了温度与应变的交叉敏感问题,而且线性响应度高(0．995),结构简单。     

基片式光纤光栅应变传感器的应变传递研究

为了实现光纤光栅传感器对基体表面应变的准确监测,以基片式光纤布拉格光栅(FBG)传感器为研究对象,推导了基片式FBG应变传感器所测应变与基体应变之间的关系,即应变传递系数表达式。实验上,将实验室封装的铜基片式应变传感器黏贴在圆柱形试件上,测定了该传感器的应变传递系数。结果表明,理论所得的应变传递系数与实验所测的应变传递系数之间的误差很小,证明了应变传递系数推导的合理性,为基片式传感器的封装和使用提供了理论指导。     

FBG悬臂梁应力传感器的ANSYS仿真及实验

利用ANSYS软件建立等强度悬臂梁的受力分析模型,仿真不同外力下等强度梁产生的挠度.实验中,用改性丙烯酸酯AB胶将光纤布喇格光栅FBG传感器固定在等强度悬臂梁上,测量等强度梁产生的应变.结果表明,强度梁的应变和挠度与施加的外力线性相关,FBG实验结果和ANSYS模拟结果基本吻合,两者得到的应变值最大误差为7.4％.     

一种温度自补偿的高灵敏度光纤光栅应变传感器

针对光纤光栅(FBG)应变传感器对应变和温度同时 敏感的问题,基于FBG传感原理以及环形结构受力变形特点,提出了 一种圆环式的FBG应变传感器,并进行了理论分析和传感器性能实验。传感器的 敏感结构是圆环,通过将 光栅粘贴在圆环竖向和横向直径方向,实现对被监测对象表面的应变监测。实验结果表明, 传感器的应变灵敏度为 3.76pm/με,线性相关度可达0.999 9,且 温度影响几乎被消除,可适用于受温度影响和精度要求较高的场所,尤其是 冶金铸造起重机的 监测。     

一种增敏结构的FBG倾角传感器研究

实现了一种增敏结构的光纤Bragg光栅(FBG)倾角传 感器,在传统等强度梁结构的基础上设计一种 新型凸台增敏结构,将经预拉伸后的FBG两端的光纤固定于凸台上,刻有光栅部分位于凸台 之间,当传感 器的倾角状态变化时,摆锤的重力分量迫使梁发生弯曲变形,FBG感知变形应变, 中心波长产生漂移, 根据波长的漂移情况表征倾角状态。加工制造了无凸台结构和凸台高为0.5mm、 1.0mm的3种FBG倾角传感器以开展增敏效果对比,实施了量程、灵敏 度、线性、重复性和蠕变等 的测试。实验表明,设计的增敏结构可显著提高传感器的灵敏度,凸台高为1. 0mm的传感器灵敏度提高 了2.23倍,倾角的测量分辨率可达到0.005° ,且在重复性、线性、蠕 变等方面有着良好的测量能力,证明了基于本文增敏结构的倾角传感器的有效性和可行性。     

表面式FBG应变传感器及其在高速公路桥梁工程中的应用

报道一种表面安装式光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器及其在高速公路高架桥的车辆载荷压力试验中的应用。提出了一种具备应变放大能力且可调节的不锈钢封装的应变感测弹性结构,布设有FBG的弹性圆筒结构位于传感器中间部分,其横截面积小于传感器其他部分,传感器的应变测量放大系数可通过改变圆筒结构的长度和横截面积来调节。将24个经过测试标定后的应变传感器和6个FBG温度补偿传感器安装在甬台温高速吊水沿大桥箱梁底部,并对大桥实施一系列车辆载荷作用下的静态和动态试验,传感器表现出了良好的测量能力,3种静态载荷工况下的桥梁底部应变大小以及3种动态载荷工况下的应变变化情况被清晰地展现出来,理论分析与实验结果一致。     

一种新型光纤Bragg光栅振动传感器的设计

为满足各种工程结构和机械系统的低频测试需求,设计并研制了一种特殊三脚支架和等强度悬臂梁结构的可放大振动信号、增加灵敏度和有较宽工作频带的光纤Bragg光栅(FBG)振动传感器,建立了传感器的数学模型,测试了传感器固有频率、灵敏度、失真系数和横向抗干扰能力等参数.实验表明,研制的FBG振动传感器,其同有频率约为100 H...     

光纤Bragg光栅低频振动传感器的特性研究

设计了一种安装于双圆柱弹性环内并由多条弹性薄片条组装成的桶形骨架作为光纤Bragg光栅(FBG)振动传感器基底的传感结构,振动传感器的谐振频率为440Hz,加速度灵敏度约为76.4pm/g,采用相位载波调制式FBG振动传感器解调系统进行解调。实验结果表明,本文传感器经双圆柱弹性环对横向振动约束处理后,其幅频特性在20～300Hz频率范围内呈现出平坦的水平直线,对应于位相角φ=0处的相频特性曲线也呈现出平坦的水平直线,适合于工程技术中20～300Hz的振动信号实时检测。     

一种封装的光纤Bragg光栅应变传感器

采用不锈钢管对光纤布喇格(Bragg)光栅进行封装,封装后的光纤光栅作为应变传感器,灵敏系数为1.19pm/με,Bragg中心反射波长与应变呈良好的线性关系。传感器能够与被测结构紧密结合,保证应变的有效传递,便于安装,适于实际工程中的应用。     

薄壁应变筒式光纤光栅压力传感器的研究

设计并制备了一种金属薄壁应变弹性筒式光纤光栅压力传感器,将FBG1和FBG2分别沿着轴向和周向粘贴在该结构内筒外壁上,FBG2用来测量压力,FBG1是温度补偿光栅.通过择优选取不锈钢(Cr18Ni9)材料作为基材,优化结构内筒径与内筒壁厚的比例,测得压强达到40 MPa,压力响应度达到0.033 nm/MPa,与普通的裸光纤光栅压力传感器相比较,增大了测量范嗣,提高厂响应度达11倍.实验结果表明,通过凋整传感器结构的参数,如基材和几何尺寸等,可以使该结构压力传感器满足不同的测量范围和响应度.     

一种埋入式FBG应变传感器在干式空芯电抗器健康监测中的应用

为实现干式空芯电抗器的长期健康监测,提出了一种适用于强电磁环境的可埋入式光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器。传感器结构简单且抗电磁干扰,可直接埋在干式空芯电抗器包封内。在包封制作过程中,将2个FBG应变传感器和1个FBG温度补偿传感器埋入在干式空芯电抗器的包封内,其中2个应变传感器分别按轴向和径向布设。温升实验结果表明,随着通电时间的增长,35kV干式空芯电抗器包封的轴向和径向应变量沿负向增加,约5h后趋于稳定,此时包封轴向应变量约为-3 200με,径向应变量约为-4 100με。埋入式FBG应变传感器稳定可靠,可实现极端环境下干式空芯电抗器的健康监测,对维护电网及电力设备的安全有重要意义。     

基于双材料悬臂梁的光纤光栅应力与温度传感器

设计了一种新型的悬臂梁结构,采用单根光纤Bragg光栅(FBG)实现温度和应力同时测量的传感器方案.传感器使用了由两种有机聚合物材料加工成的等强度悬臂梁,解决了FBG应用于压力和温度测量时的交叉敏感问题.传感器在压力和温度同时作用下,FBG反射谱分裂成双峰结构.通过测量反射谱中的双峰峰值波长达到温度与应力同时测量的目的...