悬臂梁式光纤振动传感的一种光调制方法的特性研究

从悬臂梁式光纤振动传感的基本原理出发，应用较为成熟的光纤连接耦合理论，导出了悬臂梁（反射体和敏感体）相对于稳定的光纤运动的一种光调制方法数学模型，通过计算机运算求得其特性曲线，为传感器的设计提供可靠的理论依据。     

一种改进型光纤压力传感器设计

针对现有光纤压力传感器压力监测范围小、灵敏度低、成本高的问题,设计了一种改进型光纤压力传感器。在悬臂梁粘贴一支应变光纤光栅,悬空一支温度光纤光栅（使其不受应力）。悬臂梁下方的限位罩将弹簧、波纹管压罩、波纹管罩于其内部,限位罩内侧上平面与弹簧上平面接触,弹簧下平面与波纹管压罩接触。当外界压力通过波纹管底部的管道到达波纹管时,高压使其产生轴向的形变,进而压缩弹簧,最终弹簧发生形变,将力传至悬臂梁,改变应变光纤光栅的受力情况。在单层波纹管增加了劲度系数更大的弹簧,以限制外界产生压力时单层波纹管发生形变,使波纹管与弹簧共同传递压力到悬臂梁。实验结果表明：改进后传感器的压力监测量程为0～5 MPa,相比改进前提升5倍,传感器的灵敏度为0.379 98 nm/MPa,测量误差在0.02 MPa之内。将改进后的压力传感器应用于某井下输水管道进行验证,结果表明：与高精度电子压力计测量结果相比,该传感器的压力解调误差在0.02 MPa之内。     

一种基于等强度梁的光纤光栅高频振动传感器

以光纤光栅为敏感元件,设计了一种基于钢制等强度悬臂梁结构的高频振动传感器,该传感器由光纤光栅粘贴于等强度悬臂梁的表面而实现.运用材料力学原理对该等强度悬臂梁的共振频率和应变特性进行了推导.采用匹配滤波法解调光信号,并进行了传感探头优化设计,使该传感器实现了温度补偿.在不同环境温度下对任意频率的振动进行了测量实验,结果表明这种振动传感器可以实现高频振动信号的检测,实际上限频率达6 kHz,测量频率误差小于0.5%,能够实现温度补偿,且集成度高,结构轻便,具有广阔的实用前景.     

多通道光纤振动传感器系统

介绍了一种多通道光纤振动传感器的原理和设计,它使用悬臂梁来遮挡反射回光纤的光，用光强度调制来实现振动信号的测量。这种传感探头只需一根光纤引出，紧凑小巧，易于安装调试。详细地介绍了系统的设计和制作方法。     

基于等强度悬臂梁的光纤传感器设计研究

根据光纤Bragg光栅和等强度悬臂梁的结构原理,推演了传感器设计的理论依据,并依据此原理设计了光纤光栅传感器,在实验室环境进行了测试,利用matlab进行数据处理,结果表明,该传感器可以应用于工程实践。     

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%。     

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。     

基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器研究

采用双悬臂梁结构,研制了基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器,可通过悬臂梁对匹配光栅静态工作点进行精确调整.该传感器集振动传感和动态波长解调于一体,并具有温度补偿功能.对传感器的工作原理进行了理论分析,通过与压电式加速度传感器进行的比较实验,得到了一致的实验测量结果.     

变宽度悬臂梁的FBG流速传感器

通过对光纤传感器进行设计,提出了一种基于变宽度悬臂梁的光纤(Bragg)光栅(FBG)流速传感器.传感部分由不锈钢材质的悬臂梁和粘贴在其特定位置上的FBG构成,悬臂梁采用等腰梯形和矩形相结合的外形结构设计,传感头两部分之间的衔接不需要用销子固定,整个传感头浑然一体,无额外附加重量,制作方法简易,且实验设置参考光栅,实验结果不受温度变化的影响.实验表明:传感器的Bragg波长漂移量与流速变化有很好的线性关系,传感器的灵敏度为0.025 m/s.可测流速范围为0～2 m/s,传感器不仅实现了对温度的补偿,而且提高了测量精度、灵敏度.     

一种高灵敏度FBG加速度传感器设计与仿真

采用悬臂梁与垫高块结构,设计了一种高灵敏度的光纤光栅加速度传感器,光栅栅区两端固定在悬臂梁与垫高块之间,提高了传感器的灵敏度,避免了出现啁啾或多峰现象,推导了设计计算的力学模型;对传感器进行了过载安全保护设计、光栅预拉伸设计等;采用有限元分析计算得出了悬臂梁应变分布情况及6阶固有频率,证明分析结果与设计计算吻合。     

光纤传感器的今日与发展

本文报道了光纤传感器国内外发展的现状。主要介绍了两方面的情况：光纤传感器原理性研究的发展现状和光纤传感器产品的应用与开发的现状。前者报道了光纤光栅、分布式光纤传感技术以及光纤传感网的发展，这些是目前的研究热点；后者介绍了光层析成像技术、智能材料、光纤陀螺及惯性导航系统、工业工程类传感器(其中包括电力工业用高电压、大电流传感器，利用光纤的弹光效应和FBG器件的应力传感器等)。最后介绍了新型光纤材料与器件、氟化物玻璃光纤，碳涂覆光纤、以及正在研究中的蜂窝型波导光纤、液晶光纤等。     

强度调制光纤加速度传感器

设计了一种透射式强度调制光纤加速度传感器 ,利用入射光纤直接作悬臂梁和敏感质量块 ,采用双接收光纤 ,经过加、减及比值运算 ,使光源扰动及微弯损耗干扰的影响得到有效地补偿 ,给出了模拟计算和初步实验结果     

光纤传感器的现状

光纤传感器具有许多明显的优点：体积小、安装方便、精度高、抗辐射干扰、安全可靠。本文详细介绍了现行的各种光纤传感器的现状，对于光纤传感器的非线输入／输出问题给出了线性化方法。     

刻纹光纤传感器的原理及灵敏度分析

介绍一种新型的光纤传感器，采用热刻－酸蚀法在光纤上形成一些周期性刻纹结构，使得感受应变量的部分成为光纤本身的固有结构，这种光纤传感器具有线性，可重复的输入，输出响应且没有滞后效应，与其它传感器相比，其最大的优点是灵敏度高，外形尺寸小。     

基于调谐滤波检测的光纤光栅压力传感器􀀁

本文将波登管的压力增敏作用与光纤光栅悬臂梁调谐技术相结合,采用光纤光栅调谐滤波检测方法,设计了一种高灵敏度光纤光栅压力传感器,在０－１２ＭＰａ的压力变化范围内,光纤布拉格光栅中中心波长的改变与压力成良好的线性关系。获得了压力灵敏系数为－１．７９＊１０＾－４／ＭＰａ,比裸光栅提高了两个数 ;借助高灵敏度的光纤光栅可调谐波波器,压力测量的分辨力可达０．０１５ＭＰａ。     

单模光纤耦合声发射传感器及其应用研究

根据声发射引起的扰动振动现象.提出采用单模光纤耦合器检测振动的声发射探测技术.单模光纤耦合传感器耦合输出与传感器耦合区长度和振动频率有确定的函数关系.分析和设计了熔锥耦合型单模光纤声发射振动传感器.搭建了相应的等强度悬臂梁振动监测及解调系统,通过与当前使用的压电振动传感器的室内实验,对比测试冲击信号和周期信号,验证了该传感器能有效实现振动扰动的检测.结合岩石试件破裂实验,进一步验证光纤耦合声发射振动传感器是能实现岩石声发射检测的一种新的检测技术方法.光纤耦合振动传感器以其灵敏度高,制作简单,抗干扰能力强,性价比高,使用简单等优点在其他光纤传感器和传统的电类传感器中,具有不可比拟的应用前景.     

两种典型的光纤传感器研究现状与发展趋势

介绍了两种典型光纤传感器的研究和应用情况,提出了光纤传感器存在的问题及发展方向,为光纤传感器的深入研究提供了有益参考。     

光纤传感器桥式补偿技术的实用性研究

本文对桥式补偿结构在光纤传感器中的应用进行了深入的研究，其补偿效果的优劣主要取决于补偿结构的稳定性，用这种补偿技术的光纤压力传感器系统计量油罐贮量得到优于０．２％的长期稳定性，把这种结构使用在激光雷达光纤传感器系统中同样取得显著的补偿效果。     

光纤流量传感器的进展

光纤流量传感器是光纤技术和传统流量检测技术相结合的一种新型流量传感器。利用光纤在流体中光的强度、相位、频率等受流量调制的特性，在传统流量传感器的基础上，可以制得新型的光纤流量传感器。就几种类型的光纤流量传感器的工作原理及特性进行了评述。     

光纤Bragg光栅可变灵敏度液位传感器设计

为了实现对液位的多灵敏度状态下监测,设计了一种利用光纤Bragg光栅(FBG)的可变灵敏度液位传感探头.将薄膜片上的液体压力通过传压杆传送给悬臂梁,将FBG粘贴于悬臂梁上表面,利用灵敏度变换阀改变悬臂梁长度而改变传感器的灵敏度.对悬臂梁进行有限元仿真优化计算,得到悬臂梁的变形特性.悬臂梁长度分别调节为100,90,80 mm状态下,最大变形出现在悬臂梁尖端,分别为4.266,3.457,2.736 mm,裸光栅粘贴处,对应的灵敏度分别为2.0,1.5,1.0 mm/m,实现灵敏度变换.