基于平面膜片温度压强同时测量的光纤光栅传感器

提出一种基于膜片的双光纤Bragg光栅实现温度与压强同时区分测量的光纤光栅传感器．分别将光纤Bragg光栅沿膜片的径向和环向粘贴在膜片上,当温度发生变化或者膜片受到压力作用时,都会引起光纤Bragg光栅蜂值波长偏移．由于温度的变化所引起的两栅波长偏移量是相等的,此时两光纤Bmgg光栅波长偏移量之差完全取决于膜片所受的压强,据此可以实现温度与压强的同时区分测量．该传感器线性度很好,可以用来同时区分测量温度在40～110℃,压强在0～6MPa环境中的温度和压强,其温度测量误差不大于1℃,压强测量误差不大于0．2MPa．     

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.     

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。     

基于特殊悬臂梁的光纤Bragg光栅应力传感器

分析了悬臂梁的结构特性及引起Bragg反射中心波长变化的基本原理,设计了具有不同区域应力灵敏度的悬臂梁。利用悬臂梁不同区域光纤Bragg光栅(FBG)的Bragg反射中心波长差实现了一种简单方便的增敏方案。该方案利用这种特殊悬臂梁的自身结构可使测试灵敏度提高将近一倍,而且成功地解决了温度应力交叉敏感的测量难题,消除了温度变化引起的应力测量误差,实现了利用光纤Bragg光栅对应力单参量的测量。     

相似材料中光纤传感检测特性分析

为了解决相似材料模拟实验中的变形检测问题，基于光时域反射技术和光纤光栅传感技术，提出了在模拟实验中采用裸露光纤、一定结构光纤及光纤Bragg光栅作为传感器进行变形检测的方法，研究并分析了以上类型光纤传感器在1．2，2m平面应力模型中随着相似材料变形的传输特性．结果表明：裸露光纤不易形成微弯；自制蛇形微弯光纤传感器可以较为准确地捕捉到材料内部的变形和破坏的信息；光纤Bragg光栅可以感知相似材料的应力变化．利用光时域反射技术检测时要采取措施增大岩层垮落过程中的光纤损耗，可进行较大变形测试；利用光纤Bragg光栅时要考虑波长的动态范围，可进行小变形及破坏过程测试．     

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.     

光纤光栅振动传感器的新型解调方案

在分析了 2种光纤光栅传感器解调技术的优缺点之后 ,结合两者之长提出了一种新型的光纤 Bragg光栅(FBG)振动传感解调方案。该解调方案的新颖之处在于提出了一种用反馈电路实现的对光纤 Bragg光栅反射波长移位进行自动跟踪的探测方法 ,该反馈电路用以驱动法布里 -珀罗腔 (F- P:Fabri- Perot)。利用当法布里 -珀罗腔满足特定条件时其透射光可达到最强或最弱原理 ,建立了 F- P腔解调系统模型。     

一种新颖的光纤光栅轮轴计数传感器

基于光纤Bragg光栅传感原理，采用双光栅匹配滤波强度解调方案，研制了一种新型的光纤光栅轮轴计数传感器。从理论上分析了该传感器的工作原理，并进行了实验研究，取得了理论与实验一致的结果。这种光纤类传感器具有不怕潮湿、粉尘、抗电磁干扰等优点。此外，由于使用双光栅匹配滤波强度解调方案，不必使用昂贵的波长解调设备，所以该传感器成本低，有望替代现有的电类产品，在工程实践中获得广泛应用。     

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。     

光纤光栅Bragg波长的高斯曲线拟合求法

利用最小二乘法对观测的数据进行曲线拟合，由于保证了离差平方和取得最小，因此少数数据点的干扰对拟合曲线的参数影响不大，各参数值的大小主要取决于整体观测值。将得到的FBG反射谱采样值，采用高斯曲线拟合的方法进行回归分析，通过拟合得到的高斯函数参数值来获得相应Bragg波长值，降低了光噪声对光纤Bragg光栅中心波长测量的影响。     

光纤光栅位移传感技术研究

介绍了一种光纤光栅传感器的在曲面空间位移测量方面的应用.随着外界应力的变化,光纤光栅的Bragg中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种精密的用光纤光栅作为敏感元件测量曲面空间间隙位移的方法,获得了光栅Bragg波长偏移量与曲面间隙位移量之间的曲线关系,其灵敏度可达3.5013 nm/mm,最后对实验结果进行了分析.     

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。     

固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性研究

将碳纤维复合材料(CFRP)与光纤传感器相结合构成智能先进复合材料,对固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性进行了实验研究.实验结果表明:光纤布拉格光栅B ragg波长对应变表现出很好的线性和重复性;布拉格光栅与基体材料粘结情况的好坏,对应变灵敏性与可靠性有直接影响;用电阻应变仪对布拉格光栅光纤传感器应变传感特性进行实验对比标定,得出了表征FBG性能的应变传感灵敏系数.结果表明测试数据稳定可靠,FBG光纤传感器具有优异的应变传感特性,为智能先进复合材料的研发与应用提供了重要依据.     

基于啁啾光纤光栅称重传感器的研究

利用啁啾光纤光栅匹配滤波解调技术,研制了应用于大型称重系统的光纤光栅称重传感器,在压力为0~90 kN测量范围内,得到了线性度0.999 93和重复误差0.09%FS的实验结果。该传感器避免使用昂贵的波长解调设备,结构简单,成本低,有望在工程实践中获得实际应用。     

电磁力式光纤光栅直流大电流传感技术研究

直流大电流的计量在电镀、电冶、电池、电气机车等领域占有重要地位。介绍了电磁力式光纤光栅电流传感的原理,设计了基于光纤光栅的大电流传感器结构,借助光纤光栅直流大电流传感实验平台,在直流电流(0～500～0A,步进50A)激励下,光纤光栅传感器的中心波长偏移855.2pm,电流敏感度为34.1pm/(100A)2,试验结果表明该方法可以进行直流大电流的测量。     

基于悬臂梁的光纤光栅匹配解调系统

为了开发一种高精度低成本的光纤光栅解调系统,提出了一种基于悬臂梁的光纤光栅匹配解调方案,即利用ADC0804对PD信号进行采集,将采集的数据交给PC机进行处理,根据处理结果对步进电机进行控制;利用步进电机的角位移与控制脉冲的精确同步,通过机械装置带动悬臂梁自由端移动,实现对匹配光栅的拉伸控制,使其与传感光栅的中心波长一致,从而达到对传感光栅解调的目的.实验结果表明,系统的匹配灵敏度可达到1.3×10^-3nm/step,完全满足一般光纤光栅的解调要求.     

光纤光栅监测混凝土中钢筋锈蚀的可行性研究

基于混凝土中钢筋腐蚀后体积变化的事实,提出一种用于测量混凝土中钢筋腐蚀的新型传感器的设想。将光纤光栅拉伸后固定在圆形钢筋的表面,放入腐蚀溶液中加速钢筋的腐蚀。在钢筋被腐蚀后,光纤光栅所受到的拉伸应变将被释放,光纤光栅的反射光波长发生变化,通过测量光纤光栅的波长可以测得钢筋腐蚀程度。试验表明,光纤光栅可以用来测量混凝土中钢筋的腐蚀,测量精度优于±0.1 μm,测量范围约12 μm,非常适用于混凝土结构中钢筋腐蚀的早期监测。     

外压式弹性圆筒耐高压光纤光栅压力传感器

设计了一种以金属弹性圆筒为衬底的高压光纤布喇格光栅压力传感器．在温度为16~60℃,压力为0~52MPa的范围内测试了传感器的特性,计算了性能参数及温度修正因子．结果表明,该传感器性能稳定,重复性好,线性调谐范围为4.066nm,压力灵敏度为0.0782nm/MPa,压力解调的波长分辨率为1.56pm．温度修正后压力测量的相对误差由5.2%减小为0.25%．采用双重密封设计,避免了流体或气体的渗漏,通过选择不同弹性模量的材料、内径和壁厚,可调整传感器的量程和灵敏度．     

相位掩膜法制作光纤布拉格光栅的研究

光纤光栅是一种新型的光纤器件,在光纤通信和光纤传感等领域有重要的应用。本文介绍了光纤布拉格光栅的光学特性和光谱特性,介绍了相位掩膜法制作光纤光栅的相关实验。在激光脉冲能量300m J、激光脉冲重复频率8Hz、成栅时间160 s的实验条件下,获得了中心波长1083nm、带宽0.1nm、反射率99.96%的高质量光纤光栅。     

一种新型光纤光栅倾角传感器的研制

光纤光栅倾角传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、化学性能稳定、传输损耗小等优点,但现有的光纤光栅倾角传感器的测量分辨率低、寿命低、体积大等缺点,限制了其在土木工程监测中的广泛应用。基于此思路,提出了一种新型的光纤光栅倾角传感器,该传感器主要由应变梁、摆锤、光纤布拉格光栅组成,两根光栅对称地贴于应变梁的两侧,由于摆锤的转动迫使应变梁发生弯曲变形,使一侧的光栅受拉,另一侧的光栅受压,这样便可以通过测量由光纤光栅反射回的光的波长变化来计算倾角的改变。实验证明此传感器不受温度影响,且具有较高的分辨率,可较好地应用于工程结构的变形检测。