土体微位移精准监测研究

基于光纤光栅传感器制备了一种测量土体内部微变形的位移传感器,该传感器主要包括光纤光栅、PVC(Polyvinyl chloride)管和光纤锚固板.标定试验发现,微位移传感器的最小分辨率为0.0083 mm,灵敏度为0.12 nm/mm,可测量的最大位移为7.58 mm.通过边坡模型试验与有限元模拟计算对比研究发现,有限元计算与光纤光栅传感器的结果吻合较好,3个微位移传感器与有限元计算结果分析所得平均误差仅为0.033 mm,平均误差约为6.7％.本研究制备的微位移传感器具有灵敏度高、制备工艺方便、制备流程快捷、使用方法简单的特点,为土体内部微位移的监测提供了一种新型的测量方式.     

双光栅干涉仪数字式位移传感器的研究

为了检定高准确度位移传感器、几何量计量定位、微细加工测量,同时,也测量那些可以转换为微位移或光程差的其它物理量。基于双光栅干涉仪原理,设计了一种数字式位移传感器,对该装置进行了理论分析和计算机模拟,实验验证:该测量装置的绝对误差不大于0.019μm。     

一种二维微位移平台测量系统的研究

微位移测量已经广泛应用于精密测量领域中,实现微位移测量最关键的环节在于精确的定位和精细的运动.文章设计了一种基于应变方式进行二维微位移(纳米级)测量的系统,详细阐述了该系统主要组成部分:微位移检测传感器、处理电路及相关系统软件.实验结果表明该系统可以满足二维微(纳米级)测量的要求.     

三维光栅位移测量系统的硬件设计与实现

为了检测机床刀具的三维位移、实时显示刀具的进刀量,提高工件的加工精度,研究并设计了一种基于光栅位移传感器的高精度三维光栅位移测量系统。分析了光栅位移传感器的测量原理,介绍了该系统的硬件设计,设计了光栅位移信号细分辨向电路、主控电路、显示电路及控制电路,制作了系统电路样板,搭建了实验系统并对系统进行了实验。实验结果表明:硬件电路工作正常,系统运行稳定、测量精准,可满足机床高精度测量的生产需求。     

大量程纳米级分辨率光栅位移传感器

国防科技大学最新推出的大量程纳米级分辨率光栅位移传感器是国家发明专利 ,首次采用一根低线数的单光栅实现了大量程高分辨率位移测量 ,量程为 1 0 0 mm～ 5 0 0 mm。通过改进光路设计 ,获得高倍数 (十至二十倍 )光学细分。如果该位移传感器配以高倍数的电子细分技术 ,可以实现纳米级的位移测量分辨率。该传感器没有传统计量光栅系统中对光栅副间隙的严格要求 ,安装维护方便。该传感器可以广泛地应用于位移精密测量的场合 ,例如超精加工机床、加工中心、三坐标测量机(CMM)等。应用范围为超精加工、精密检测等领域。市场现有的 70 mm量程…     

基于光栅传感器的高精密直线位移测量及误差分析

为实现快递自动存取装置直线角位移的精密测量,基于光栅传感器,本文详细分析了实现高精密位移测量的基本原理及实现方法,设计了四倍频辨向电路及相应的模拟电路,包括光栅传感器计数和结果显示模块。为实现纳米级的位移测量,以51单片机作为控制核心设计了相应的软件系统,实现了光栅信号的实时显示及处理。最后,本文分析了系统误差的来源,并进行了详细的位移测量误差分析。实验结果显示,系统能够实现精密位移测量,并可以有效地应用于以位移测量为主的精密测量仪器中。     

光纤光栅测量微挠度的研究

提出一种基于光纤光栅传感技术的微挠度测量系统。将B ragg光纤光栅粘贴于悬臂梁的自由端,当悬臂梁自由端受力发生微挠度弯曲时,光纤光栅将沿轴向发生形变,通过监测B ragg光纤光栅(FBG)传感器反射波长漂移可以测量出悬臂梁的微挠度变化。通过对系统结构理论分析和实验验证,该装置挠度测量范围为0~51μm,测量灵敏度达到0.05μm,线性拟合度达到0.999 7,非线性误差小于0.1%。     

非等齿耦合位移传感器的研究

为了提高位移传感器的测量精度,在最大开槽数一定时获得更多的极对数。对原有时栅位移传感器进行改进,提出了一种新的位移传感器结构,介绍了传感器的工作原理和结构。该传感器在最大开槽数一定的情况下,可以得到较多的极对数和测头数,从而利于提高测量精度。通过实验得出以高精度光栅为基准时传感器的角位移测量误差为±6.5″。     

DDS在光栅传感器位移测量系统调试中的应用

针对光栅位移测量系统调试中直接用光栅传感器产生信号不方便的缺点,在研究光栅传感器输出信号机理的基础上,提出了采用直接数字合成（DDS）技术来模拟光栅传感器输出的两路同频严格正交信号,进行了DDS的原理分析,设计了相关电路,搭建了实验系统,完成了相关实验。实验表明：用DDS技术来模拟光栅传感器的输出信号,频率覆盖范围为0．1Hz-20MHz,频率误差和相位误差小于1％,整个系统电路设计简单,容易实现频率调整,能够满足实际需要。     

衍射光栅超精密位移定位检测新方法

光栅干涉仪测量是精密位移检测系统中常用的检测方法,具有较高的检测分辨率。为进一步提高光栅干涉仪位移检测分辨率,通过对光栅干涉条纹信号的分析,提出了一种基于衍射光栅相位移动的超精密位移定位检测新方法。采用衍射光栅作为测量元件,通过在经典的衍射光栅位移检测系统中加入光电传感器的相位运动,改变衍射光栅系统的接收相位。其方法是调整光栅干涉仪系统,使得传感器接收视场中只有两个条纹;在目标定位运动台的最后定位阶段,使接收系统的光电传感器在检测视场的两个干涉条纹间进行移动,即改变了光栅干涉仪的接收相位。这种位移检测方法突破了检测元件本身的物理限制,在理论上可以获得亚纳米级以上的超高位移检测分辨率。依据相位移动原理,搭建了具有相位移动功能的光栅干涉仪超精密位移检测定位系统。通过定位检测试验证明了所提方法的有效性。     

FBG传感技术在工程结构监测中的应用

FBG传感技术代表了一种先进的技术,具有传统技术无可比拟的优势。分析了FBG传感器用于土木工程检测的二个关键技术问题,研制了二种FBG传感器,并进行了工程试验。试验结果表明:FBG传感器比电检测系统传感器具有更高准确度,能实现绝对数值测量,抗干扰能力强,结构简单,长期稳定性高,实现对工程结构的实时、在线监测。     

铠装光纤Bragg光栅温度传感器的研究

裸光纤Bragg光栅(FBG)的温度灵敏度约为10pm/℃。在铠装FBG温度传感器中,光栅粘贴于热膨胀系数较大的金属片(如Cu和Al)表面的线槽内。金属片受热膨胀将衍生出光栅的轴向热应变,从而提高光纤光栅的温度响应灵敏度。在采用波分复用技术中的FBG的传感网络方案中,串联的3只光栅均置于温度控制器中。实验表明:当温度从20℃升至80℃时,Cu制和Al制铠装FBG温度传感器的表观温度灵敏度分别约提高34. 3, 42. 7pm/℃,测量重复性分别为2. 3, 2. 8pm。     

光纤光栅传感器在公路隧道衬砌结构安全监测中的应用

从工程实用角度归纳了光纤光栅传感器相对于其他传统监测仪器的主要优势,阐述了其在隧道结构安全监测中的适宜性.在此基础上结合某公路隧道衬砌结构的薄弱部位和具体条件,设计了现场自动化监测和无线数据通信系统,采用光纤光栅传感器对隧道支护结构的变形和受力状态进行了实时监测实验,结果真实有效地反映了结构物的运行性态,表明光纤光栅传感器在公路隧道结构安全监测中具有良好的实用效果.     

浅析Bragg波长高精度解调方法

分析了Bragg光纤光栅传感器原理。介绍了对光纤光栅Bragg波长进行高精度解调的方法。分析了五类波长解调仪的测量原理以及优缺点。介绍了Bragg光纤光栅传感器的优点。     

FBG传感器在重力墙位移监测中的应用

山区公路运营过程中,须掌握重力墙位移的变化,保障公路的安全。通过对重力墙作有限元分析,确定监测区域,并在墙监测区域的表面安装10只光纤光栅位移传感器,横向每隔2m安装一只,设置2个监测段,每段安装5只光纤光栅位移传感器。长期监测表明：重力墙在距离监测起始点0,8,18 m监测点处出现位移的变化较大,最大分别为0.86,0.99,0.69 mm。