耦合型光纤应变传感器在动态称重中的应用

介绍了耦合型光纤应变传感器的工作原理,分析了耦合型光纤应变传感器的设计和应用于汽车动态称重的方案。制作了耦合型光纤应变传感动态称重仪并对基于耦合型光纤应变传感器的动态称重系统进行了静态和动态测试。对测得的信号进行了分析计算和消噪处理,取得了有价值的试验数据。试验证明,耦合型光纤应变传感器能够满足汽车动态称重的要求,具有很好的应用前景。     

安装于低模量基体的FBG传感器误差分析

FBG传感器广泛应用于基体结构的应变测量,由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体并非直接接触,导致测量应变产生一定的损失,因此需要研究光纤应变与基体应变的关系用以提高测量精度。建立了一个FBG传感器应变传递模型,并利用有限元验证其正确性,利用文中理论对各个参数对应变传递率的影响进行详细的分析;理论解和有限元解误差在3%以内。本文理论满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。     

基于数据融合的倾斜光纤光栅应变测量

倾斜光纤光栅的透射谱中除了纤芯模之外还有一系列包层模。倾斜光纤光栅各个模式的应变传感特性是不同的,因此,可将每一个模式作为一只应变传感器测量应变。提出了利用倾斜光纤光栅的多个模式作为应变测量的多只传感器,在此数据测量基础上,采用数据融合方法提高数据测量的精度,从而得到应变的准确信息。这种方法计算简便,编程容易,在实际测量系统中具有很好的应用价值。     

光纤法-布应变传感器在桥梁状态监测中的应用

光纤法-布(F-P)应变传感器具有稳定性好、精度高、抗电磁干扰能力强等特点,在桥梁结构状态监测中得到日益广泛的应用.介绍了F-P应变传感器的基本原理、结构及系统,并将该系统实际应用于大桥结构状态监测中.测量结果表明:光纤F-P应变传感器的测量数据能够有效地反映桥梁结构混凝土内部受温度影响的应变变化,测量系统运行正常有效.     

光纤光栅传感器在测量过程中的应变传递误差分析及修正

通过对光纤光栅传感器中影响应变传递过程的理论分析,建立了各相关因素与应变传递误差之间的数学解析模型,并给出了测量误差修正方案.首先,将光纤光栅传感器简化为由保护层包裹着中心的光纤纤芯轴对称结构;再分析应变传递过程中保护层的剪切变形对应变的传递造成影响;最后,建立应变传递层的应变传递误差与光纤实际变形、伸长值等之间的数学关系.研究结果表明,光纤的杨氏模量、横截面积以及应变传递层厚度越小;或者应变传递层的剪切模量及其与光纤的有效接触面积越大,则应变传递误差越小.该研究为光纤光栅应变传感器的优化设计提供了理论支持,并为实际测量过程中应变传递误差的定量补偿提供了可行方法.     

一种基片式光纤光栅应变增敏传感器

针对传统裸光栅直接粘贴式应变传感器应变灵敏度小的缺陷,提出了一种基片式光纤光栅应变增敏传感器,通过设计杠杆增敏结构的封装基片实现对光纤光栅的应变增敏.该传感器具有较大的应变放大机制,其测量精度与稳定性超过了裸光纤光栅.建立了该传感器的理论感知模型,并进行了与有限元仿真分析.由等强度悬臂梁标定实验可得该传感器实际应变灵敏度为6.122 pm/με,与理论结果和仿真结果一致,且线性度达到0.99998.通过动态激振实验对该应变增敏传感器的动态响应进行研究,实验结果表明该传感器能够在0～100 Hz范围内保持一致的增敏效果,能够良好的跟踪动态应变.该传感器在大型机械装备的健康监测与故障诊断方面具有良好的应用前景.     

双F-P型高温/应变复合光纤传感器

针对机电设备多状态监测的需求,提出了一种新双F-P腔光纤温度/应变复合传感模型。该光纤复合传感器采用纯石英光纤作为材料,通过化学腐蚀法及使用准直毛细管制作了双F-P腔,分别用以温度和应变测量,并对制作的传感器进行了传感性能的模拟仿真和实验验证。实验结果表明:该双F-P腔光纤复合传感器测量的最高温度为1 000℃,温度灵敏度为10.998 pm/℃,满量程温度测量误差小于2%;该双F-P腔光纤复合传感器测量的最大应变为10 000με,应变灵敏度为3.268μm/με,应变测量误差小于2%。所提出的双F-P腔温度/应变光纤复合传感器实现了温度和应变的同时测量,可用于机电装备同一位置的温度、应变测量。     

发明与专利

【摘要】分布式光纤应变传感器目前广泛用于土木、水利、交通、石化、电力、医疗、机械、动力、船舶、航空、航天等各领域。本发明公开了一种用于分布式光纤应变传感器基本性能参数指标率定的专用仪器。该仪器由等强度悬臂梁、温度补偿板、静力加载系统、动力加载系统、动静态应变参考测量系统、三点挠度测量系统以及数据分析软件等7部分构成。对于待率定的分布式光纤应变传感器,本率定仪可以分别施加静力荷载或动力荷载,用以率定静态应变测量时的线性相关系数、应变系数、测量误差范围、测量精度、测量重复性指标;动态应变测量时的采样频率与实时性;以及静态挠度测量时的测量误差。以上率定参数指标可用于分布式光纤传感器测试数据的分析、处理与评估。     

基于蚀刻结构的强度调制型光纤传感器􀀂

本文介绍了有着蚀刻结构的光纤传感器在应变测量以及薄结构振动测量中的应用和检测机理 .并且在非对称蚀刻结构的光纤曲率传感器的基础上提出了分布式光纤模态曲率传感器研究     

光纤传感器在灵巧结构与蒙皮中的应用

介绍了光纤传感器在飞行器结构上的应用，包括表面贴装与内埋光纤损伤探测系统，内埋的监测复合材料内部声波辐射的光纤应变传感器及测量复合材料的内应变张量的应变计，并介绍了光纤神经网络的初步研究。     

Continuum-based Strain Limiting

We present Continuum-based Strain Limiting (CSL) – a new method for limiting deformations in physically-based cloth simulations. Despite recent developments for nearly inextensible materials, the efficient simulation of general biphasic textiles and their anisotropic behavior remains challenging. Many approaches use soft materials and enforce limits on edge elongations, leading to discretization-dependent behavior. Moreover, they offer no explicit control over shearing and stretching unless specifically aligned meshes are used. Based on a continuum deformation measure, our method allows accurate control over all strain components using individual thresholds. We impose deformation limits element-wise and cast the problem as a 6×6 system of linear equations. CSL can be combined with any cloth simulator and, as a velocity filter, integrates seamlessly into standard collision handling.     

日本在高应变灵敏系数应变敏感材料方面的研究(上)

本文介绍日本自六十年代末至今,分高应变灵敏系数的应变敏感材料方面的研究及其成就。全文共分两部分,上半部分主要介绍在铁铬合金特性研究方面的进步。     

振弦式应变传感器在井筒应变测量中的应用

针对目前煤矿井筒应变测量中存在测量数据不稳定、传感器寿命短等问题,设计了一种智能型振弦式应变传感器。该传感器可以采集井筒井壁的微小形变及环境温度,并将采集的数据通过M-BUS通信接口传输给上位监控计算机,实现井筒状态的实时监测和报警功能。实际应用表明,该智能型振弦式应变传感器运行可靠、测量准确、使用寿命长,对煤矿安全生产起到了重要的作用。     

电阻应变计在锚杆应变测试中的应用

介绍了电阻应变计在锚杆应变测试中的应用,给出了不同锚杆结构类型和测试结果.     

光纤光栅与电阻应变片应变测量的对比分析

基于等强度标准梁应变实验,对光纤光栅与电阻应变片两种应变测量方法进行了实验对比,结果表明,光纤光栅方法应变测量数据的线性度、灵敏度与理论计算值符合得很好,光纤光栅方法测量应变是可行的、有效的。     

日本在高应变灵敏系数应变敏感材料方面的研究(下)

本文介绍日本自六十年代末至今,在高应变灵敏系数的应变敏感材料方面的研究及其成就,全文共分两部分,下半部分主要介绍在铁路铝系合金、铁铬硅基系合金和非晶态铁基系合金特性研究方面的进步。     

数字化多功能电阻应变仪

以单片机为核心，研制出一种多功能电阻应变仪，在精确测量弹性元件应变量的同时，可以计算出多种工程力参数。其中的变送器部分可以将模拟信号长距离传输。仪表具有RS－485标准接口，易于系统集成。本文着重阐述了仪表的测量原理及软件、软件设计思想。     

光纤应变传感器的研究

本文采用在一段单模光纤两端镀膜的方法构成光纤法布里－珀罗干涉腔,导出干涉腔反射光的数学模型,给出干涉腔与其它器件连接构成的干涉式光纤应变传感器的一般理论和测量方法。     

光纤光栅与电阻应变片磁场环境下应变测量的试验研究

针对磁场对传感器工作性能的影响,借助等强度标准悬臂梁,研究光纤光栅和电阻应变片在磁场环境下的应变测量特性。给出2种传感器的应变传感方程,搭建磁场工作环境,分别采用电阻应变片和光纤光栅对磁场下悬臂梁的应变进行测量。结果表明:在有周期变化磁场工况下,电阻应变片的时域波形产生周期性的脉冲,脉冲大小与变化磁场的强度成正相关关系;光纤光栅传感器的测量结果则始终维持在理论计算值左右,不随磁场的变化而产生较大波动,证明了光纤光栅的抗电磁干扰特性。     

光纤应变传感信号解调系统的设计

介绍了一种新型的线阵CCD高速数据采集与实时处理系统,其由信号调理模块、高速AD转换器、高速缓存FIFO、比较器模块,数字信号处理器(DSP)和存储显示模块构成。由于引入比较器使得DSP只对有效像素进行处理,减轻了运算负担,提高了运行速度从而实现实时处理显示。