光纤Bragg光栅压强传感器研究

设计了一种用于测量模压腔体内大荷载压强的光纤Bragg光栅(FBG)压强传感器。模压腔体内的压强通过压杆作用到等强度梁上,导致粘贴在等强度梁上的光纤Bragg光栅的中心波长发生改变,通过波长解调仪检测光栅中心波长的改变量,测量模压腔体内的压强。实验表明:该传感器在很宽的压强测量范围内具有很好线性,并且测量灵敏度高、精度好。     

光纤Bragg光栅温度传感器光学特性研究

目的 提出一种抗干扰能力强的光纤Bragg光栅温度传感器,分析Bragg光栅的温度传感的光学特性规律.方法 采用耦合模理论对光纤Bragg光栅的温度传感特性进行理论分析和数值模拟,探讨温度变化所致光纤Bragg光栅波长漂移的原理,并通过实验进行验证.结果 所提出的传感器在环境温度不是很高的情况下具有线性特征,反射谱和功率谱都是关于中心峰值波长对称,随着温度增加波形朝长波长方向移动,但是其峰值宽度并不是随着温度增加而变大,在-50℃附近有极小值.功率在-50℃附近有极大值点.普通光纤Bragg光栅的适用温度在-37～134℃.结论 运用特殊封装技术的光纤Bragg光栅温度传感器,具有线性程度好、精度高和抗干扰能力好等特点,可以用于温度测量和结构健康监测领域.     

裂缝损伤的光纤Bragg光栅传感检测 与应变片检测对比研究

为测试光纤B ragg光栅(FBG)传感器用于结构裂缝损伤检测的可靠性,利用FBG裂缝传感器与应变片传感器同时检测钢-砼组合桥面板模型砼顶裂缝损伤。模型试验经历了静载、疲劳和破坏3个阶段。试验表明:在未发生裂缝损伤的静载和疲劳阶段,两种方法测试结果一致。在破坏阶段,模型各处相继出现裂缝损伤。利用FBG传感器测得经历3×106次疲劳试验后,钢-砼组合模型发生裂缝损伤的临界应变值,之后随着荷载的增加,FBG传感器继续追踪损伤的发展,直至破坏完成,显示了裂缝损伤发生发展的全过程,这是传统电测应变片传感器无法做到的。与传统电测方式相比,FBG传感器显示了高灵敏度,高精度,高可靠性和测试范围大等优点,尤其对于损伤发生发展全过程的检测,具有较大的优越性。     

新型光纤Bragg光栅振动传感系统

分析并实验研究了一种基于机械感生长周期光纤光栅(MLPFG)解调的新型光纤Bragg光栅(FBG)振动传感系统。利用机械线加工技术(MLPT)为制作周期为600μm、长为60mm的不锈钢槽板,采用机械感生法写制了中心波长1539.820nm、谐振线性边带大于6nm的MLPFG作为滤波器。选用中心波长为1542.400nm、3dB带宽为0.3nm的FBG设计振动传感器,通过附加电磁阻尼提高了稳定性,扩大了无失真频率测量范围。实验表明,该振动传感系统具有良好的动态响应特性,响应频谱与激振信号完全吻合,频率测量范围为10～3×103kHz,并具有良好的冲击振动响应。     

光纤Bragg光栅光谱特性研究

根据耦合模理论得出光纤Bragg光栅的反射率表达式、Bragg光栅的反射特性、设计反射中心波长λD=2neffA.通过对Bragg光栅反射率表达式进行数值模拟,绘制在不同参数下反射率特性曲线和带宽特性曲线,并分析了反射率Rg,带宽△λ与光栅栅距A,栅长L和折射率微扰值(δneff)之间的关系,得到了它们之间的最佳配合,对制作优良特性的光栅具有指导意义.     

光纤Bragg光栅传感器应用概述

本文简述了光纤Bragg光栅传感器测量温度、应力等物理量的工作原理,介绍了光纤Bragg光栅在医疗、航空、化工等领域的应用情况。     

新型光纤Bragg光栅振动传感技术

介绍了振动测试技术的发展现状，针对存在的问题，结合光纤Bragg光栅传感系统的优点，提出了一种新型的光纤Bragg光栅振动传感系统，并进行了相关的实验研究。     

新型光纤Bragg光栅地震检波器的研究

针对石油地震勘探过程中检波器易受外界干扰，灵敏度低，测量范围小以及检波器材料的缺陷导致勘察质量不高的局限性等诸多缺点，利用光纤Bragg光栅传感的优点，研究并提出了一种新的光纤Bragg光栅检波器，通过模拟实验，结果表明，用光纤Bragg光栅做成的检波器不仅频带宽，稳定性好，而且灵敏度高，是一种理想的地震勘探仪器。     

新型光纤Bragg光栅锚索预应力监测系统

针对预应力锚索检测的问题，在分析预应力传感器研究现状的基础上，提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚索监测的新方案，详细介绍了光纤Bragg光栅锚索预应力监测系统的工作原理及主要构成、进行了工程现场与常规的电测技术的对比实验。结果表明：光纤Bragg光栅传感器具有高的精度，抗干扰能力强，结构简单，长期稳定性高，实现实时、在线监测。     

一种适合工程应用的新型光纤光栅位移传感器

针对全光纤结构健康监测系统中对位移监测的需求,基于光纤光栅传输理论,依据工程结构实际位移监测要求,研制出一种结构简单新颖、位移测试精度高、具有温度自补偿、满足结构长期位移监测的新型光纤光栅位移计.并且对其灵敏度系数进行了标定.从实验结果来看,光纤光栅的波长变化与位移存在很好的线性关系,并具有很好的重复性,相对于解调仪的精度,所设计传感器的精度为0.08mm,相关系数达到0.999以上.     

Z-型数字温度传感器设计

以Z-型温度敏感元件为基础,设计了Z-型温度传感器及传感器仪表.并利用Z-型传感器输出幅度大且可以输出频率量的独特优点,克服了Z-型传感器存在的非线性、分散性等缺陷.将Z-型温度敏感元件与微型单片机融为一体,构成体积小、成本低、输出标准数字量的传感器.经过实测,输出满足±1℃的误差范围.该方法一般可应用于模拟的新型敏感元器件的设计之中.     

基于靶式和悬臂梁的FBG流量/温度同时测量研究

提出一种基于靶式结构和悬臂梁结合的新型流量/温度同时测量的光纤Bragg光栅(FBG)传感器。当流体流过传感器,流速的变化引起圆形靶产生应变,应变传递到等强度悬臂梁1上,进而引起粘贴其上的FBG1波长发生改变,而粘贴在悬臂梁2上的FBG2波长不发生改变;流体温度发生变化会引起FBG1、FBG2波长同时发生改变,且波长改变相同;通过测量两光栅的波长,得到流体的流量和温度。在水和蓖麻油实验得到:传感器的流量测量范围分别是400～2200cm3/s和700～1800cm3/s,温度测量范围是0～100℃。     

光纤光栅传感解调软件系统

分析了一种实用的新型光纤光栅传感解调软件系统OptSensor。该系统集成了对多种数据采集卡的支持，采用多种处理方法，既可以满足实时采集、实时分析的需要，又有试验数据脱机调试功能，具有较好的实用价值。系统还实现了解调结果可视化输出。     

长周期光纤光栅解调的FBG温度传感系统

长周期光纤光栅是特定波长范围内的线性滤波器件,该文设计了长周期光纤光栅解调的布拉格光纤光栅温度传感系统。在布拉格温度传感器中,布拉格光纤光栅的反射波中心波长随温度的改变会引起一定程度的漂移,设计布拉格光纤光栅的波长变化在长周期光纤光栅的线性吸收区域,可以使长周期光纤光栅对布拉格光纤光栅的反射波长的吸收随波长而改变,随后使用光电传感器可以得到电信号与温度信号的相对应关系,从而把温度信号转换成了电信号。对该系统的测试及仿真结果证明,该系统有很好的温度检测功能。     

FBG传感技术在大坝安全监测中的应用研究

在阐述光纤布喇格光栅(FBG)传感器工作原理的基础上，研究了光纤光栅传感器在混凝土结构中的埋设技术。通过对混凝土结构施加载荷，探讨了光纤光栅传感器对混凝土结构内部应力应变变化的监测技术，并与振弦式应变传感器的监测结果进行了对比分析。结果表明：FBG传感器具有更高的精度和灵敏度，可实现绝对数值测量，抗干扰能力强，结构简单，长期稳定性好，能实现实时、在线监测。该技术在大坝安全监测方面具有广泛的应用前景。     

粘贴式光纤光栅应变传感器动态特性实验研究

从应变传感模型的角度分析了光纤光栅应变传感器的轴向应变检测特性的理论基础，研究了粘贴式光纤布拉格光栅应变传感器和压电陶瓷加速度传感器对柔性梁的动态响应特性。结果表明，粘贴式光纤布拉格光栅传感器具有和压电陶瓷加速度传感器一致的动态响应特性，是一种新的高灵敏度在线监测技术。     

镀层材料对FBG传感器压力灵敏度影响的研究

研究了金属镀层材料和镀层厚度对FBG传感器压力灵敏度的影响，探明了FBG传感器压力灵敏度与镀层材料属性和镀层厚度间的关系。实验中采用不同材料、不同厚度的金属套管充当金属镀层，光纤与金属套管间的缝隙用环氧树脂均匀填充。结果表明：传感器压力灵敏度变化理论曲线与实验所测曲线一致，并且FBG传感器灵敏度提高了5～10倍。     

温度传感器动态特性完全补偿方法研究与补偿电路设计

分析了温度传感器动态特性的一阶系统模型和二阶系统模型,指出了其中的二阶系统是非欠阻尼系统、两个系统的阶跃响应有相似性和共同点,进而提出可以将温度传感器动态模型统一简化为一阶系统模型.推导了能够将该一阶系统补偿成理想全通系统的补偿电路传递函数,设计了能实现该传递函数的有源滤波电路,给出了依温度传感器热时间常数设计电路元件参数的公式.指出信号转换电路输出电压与传感器体温度成线性比例关系、补偿电路和信号转换电路有足够宽的通频带,是用硬件实现温度传感器动态特性完全补偿的两个必要条件.     

光纤FBG高压传感器的优化设计与实验研究

基于对FBG传感器薄壁圆筒材料和结构的优化设计,制作了FBG高压传感器,在0～50MPa压力范围,进行了加压和减压高压实验,实验结果表明:FBG的压力灵敏度为0.0374nm/MPa,其中心波长与压力变化有着良好的线性关系和重复性,且迟滞性好。模拟结果与实验结果很好吻合。