基于光纤光栅传感器的高压开关柜温度监测系统的研究

鉴于高压开关柜高电压、强磁场的工作环境,提出了采用光纤光栅传感器监测开关触头温度的方案,并给出了温度监测系统的整体结构以及各部分的功能。针对裸光栅温度灵敏度系数低且易受交叉应力影响的问题,在光栅传感原理的基础上,设计了一种增敏型封装保护的光纤光栅温度传感器,经对比实验分析表明,增敏封装之后的传感器较裸光栅传感器的温度灵敏系数提高了近7倍,并且将外界应力的影响降到了最低,具有一定的工程实际意义。     

温度解耦大量程光纤光栅应变传感器

飞机载荷参数测试中,部分结构会产生较大的应变集中点,为解决飞机结构大量程应变监测问题,提出了一种温度增敏、应变减敏的光纤光栅大量程应变传感器。分析了光纤光栅传感理论,设计了一种新型传感器基底结构,并对其进行有限元分析。对封装完成的传感器进行了温度标定、温度重复性及应变标定试验。试验结果表明:在10～60℃的环境下,封装完成的光纤光栅应变传感器温度灵敏度达到44.959 pm/℃,较裸光纤增敏4.5倍,线性度达到0.999;同一温度下中心波长变化量在±4 pm;在0～2000με的条件下,应变灵敏度为0.79 pm/με,较裸光纤减敏1.52倍,线性度达到0.999,多次应变循环重复性为±5 pm。封装完成的传感器具有较好的灵敏度和一致性,能满足飞机结构大量程应变的精确测量,在飞机应变集中结构的监测中具有发展前景。     

裸光纤光栅及其封装后的低温特性

设计了一种基于不锈钢管的小尺寸光纤光栅（FBG）温度传感器：推导了裸FBG以及不锈钢管封装的FBG温度传感器的温度敏感因素并进行了实验验证；实验研究了-70～0℃之间的裸FBG和其封装后FBG温度传感器中心波长的低温变化特性。比较了相同条件下裸光纤光栅（FBG）和不锈钢管封装的FBG温度传感器的实验结果。分析了-60℃和0℃时FBG温度传感器透射光谱图同时对波长与温度的关系曲线进行了线性拟合并得到它们在线性变化区间的温度灵敏系数KT分别为10．1pm／℃和21．3pm／℃.     

具有增敏效果的光纤光栅应变传感器的预紧封装及传感特性

为了提高光纤光栅测量应变的精度,在对光纤光栅传感器基底形状进行有限元分析的基础上,设计出了一种具有增敏效果的预紧封装光纤光栅应变传感器,并采用等强度梁对具有增敏效果的基片式光纤光栅传感器进行了测试和标定,得到传感器灵敏度为0.857pm/με,是普通基片式光纤光栅传感器灵敏度的1.18倍。在MTS试验机上进行寿命试验,经10000次重复拉伸疲劳试验后,光纤光栅传感器的光谱并未出现双峰等现象,也没有发生蠕变,抗疲劳性能良好。     

基于3×3耦合器的光纤光栅温度传感器解调系统

针对光纤光栅的温度应变交叉敏感问题,提出了一种管式光纤光栅温度传感器,使用外径8mm、内径6mm、长9cm的不锈钢管作为材料,制作了只对温度敏感的光纤光栅传感器,实验表明,传感器呈现良好的温度线性,温度灵敏系数为9.72pm/℃,稳定性好。在此基础上,采用了基于3×3耦合器的干涉型光纤光栅温度解调方案,详细的推导了信号解调过程,经过实验验证了解调方法的可行性及稳定性,实验结果表明,温度测量系统在40℃～100℃的测量范围内温度测量误差小于0.1℃,达到了工程应用的要求。     

光纤布拉格光栅监测系统在现场监测混凝土挡土墙早期性能中的应用（英文）

应用光纤布拉格光栅温度传感器和应变传感器现场监测了混凝土挡土墙浇注早期的变形和温度变化情况。由于光纤布拉格光栅同时感应温度和变形,需要用布拉格光栅温度传感器对应变传感器进行温度补偿。监测结果表明,光纤布拉格光栅监测系统适用于混凝土早期性能的现场监测,通过与普通传感器监测结果对比,光纤传感器的结果更稳定,准确,且该监测系统可继续对混凝土结构的中长期性能进行实时监测。     

基于油封方法的光纤FP温度传感器增敏技术研究

为了有效提升二氧化硅基底光纤温度传感器的温度灵敏度特性,通过膨胀辅助放电方法形成端部呈微泡结构的光纤Fabry-Perot温度传感器,并对传感器外表面进行镀铬与金膜处理,然后将传感器密封在一个充满硅油的中空圆柱金属体中.由于微泡结构膜层对外界压强比较敏感,所以通过油封方法可有效地将传感器的压强灵敏度特性转化温度增敏效果.实验结果表明,在30~90℃温度变化范围内,油封前后的传感器温度灵敏度分别为6pm/℃和36pm/℃,表明该方法可实现6倍以上的灵敏度增强效果.本文结果对发展新型高灵敏度光纤温度传感器具有一定的参考价值.     

基于飞秒激光FBG三维微结构的加工及其温度传感特性

设计了一种新型微结构光纤光栅温度传感器。利用飞秒激光在光纤光栅(FBG)包层部分加工微结构,在含微结构的包层部分镀温度敏感膜,并通过实验对传感器的灵敏度等特性进行了测试。结果表明,传感器具有较好的线性度和可重复性,双螺纹微结构的光纤光栅的温度灵敏度可达30pm/℃,是传统光纤光栅灵敏度的3~4倍,有利于扩展其工程应用范围。     

光纤光栅技术测量地温的方法及应用

采用一种新型的光纤光栅传感器及系统实现了地层温度的在线量测.在第四系深厚松散层钻孔地层沉降监测系统中设置了地层温度观测站,2个光纤光栅监测系统共设3个不同位置的光纤光栅温度传感器,传感器采用3层封装结构隔绝外界应变的影响,研究系统安装过程及地层长期监测过程的温度变化规律.结果表明:系统安装过程中钻孔温度发生波动,存在一个回温过程,回温时间为4~6d,温度平衡时间更长.华东兖州地区巨厚松散层深度111.16,84.44,59.35m处地层温度分别为18.281,16.407,15.039℃,平均地温梯度为4.407℃/100m.     

基于光纤Bragg光栅的悬臂梁式力检测系统

采用毛细金属管对光纤光栅进行了封装,设计了一种悬臂梁式光纤布拉格光栅力检测装置,对光纤光栅的温度和力传感性能进行了实验研究,分析了基于悬臂梁的双光纤Bragg光栅的力灵敏度。结果表明:毛细金属管能够对光纤光栅提供较好的保护,封装后其温度和力传感性能稳定,温度灵敏度为11. 1 pm/℃,力灵敏度为0. 891pm/N,而在悬臂梁上正反面粘贴两个相同的FBG能够进行温度补偿的同时,使力灵敏度提高两倍。     

Temperature and humidity sensor using the multimode fiber cascaded Bragg grating

In order to design an optical fiber sensor with a simple structure which can simultaneously measure temperature and relative humidity, we use the multimode fiber cascade Bragg grating to form the basic structure of the sensor. First, a 6mm multimode fiber is connected to a Bragg grating. Then the diameter of the multimode fiber is etched to 40μm by hydrofluoric acid. Finally, a layer of carboxymethyl cellulose hydrogel is coated on the multimode fiber. The temperature and humidity response of the fabricated optical fiber sensor is tested. Experimental results show that the designed sensor has a humidity sensitivity of 69.6pm/% RH and a temperature sensitivity of 15pm/℃. The designed sensor is very sensitive to temperature and humidity, and has a good application prospect.     

高速光纤光栅解调的寻峰算法研究

提出了一种应用于2 kHz高速光栅解调的寻峰算法,给出了该算法对连续光栅反射光峰的解调结果,分析了算法误差和相关影响因素。研究发现,在算法输入信噪比较好的情况下,连续15个光栅的平均解调误差小于0.3 pm,而信噪比较差的情况下,则解调误差大于1 pm,由此可见,算法输入信噪比是影响寻峰精度的决定性因素,在算法输入信噪比较好时该文提出的算法有效地提高了寻峰精度,完全满足实际工程要求。     

Characteristics of Smart Concrete with Fiber Optical Bragg Grating Sensor

Based on the adrantages of the fiber Bragg grating sensing technology, this paper presents a principle of a novel smart corwrete with fiber optical Bragg grating sensor, analyses the theory and characteristics,illustrates the key technology and method to make the fiber Bragg grating sensor for the smart concrete, and proves the feasibility with experiments.The results inlicate that the smart concrete with fiber Bragg grating sensors is feasible in the structure monitoring and damage diagnosing in the long run.     

测量海水温度分布的光纤光栅传感系统研究

介绍了基于光纤光栅的传感原理,完成了对光纤光栅温度传感器的实验室标定,得到了每个传感器专门的参数.通过对传感器进行铠装封装,排除了海水压力等因素的影响;设计了200m的光纤光栅传感器阵列,并将其应用到海洋环境探测中.试验对中国南海海域200m深的海水剖面温度进行了测试.提出了对测量数据应用Levenberg-Marqu...     

光纤光栅压力传感器的研究

介绍了光纤 Bragg光栅压力传感器的工作原理 ,设计了一种新型光纤光栅压力传感器。测试表明 :该传感器应用于工业生产领域是切实可行的     

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。     

新型多模光纤光栅特性的研究

提出了一种单轴各向异性材料为包层,主轴折射率沿光栅轴线(Z轴)方向的新型多模光纤光栅模型,引入主轴折射率比参数Kcl,运用耦合模理论等方法,对此类光纤光栅的反射特性进行研究,并着重讨论了数值孔径NA与主轴折射率比参数Kcl对多模光纤光栅中低阶模式特性参数的影响。研究结果为传感、测量等领域获得新的应用提供了理论依据,可以用多模光纤光栅代替单模光纤光栅制作光纤传感器以降低成本,也可作为对光纤光栅进一步深入研究的参考。     

利用掺铒光纤光栅实现应变测试中的温度补偿

为实现光纤光栅应变传感器使用中的温度补偿,设计并制作了掺铒光纤光栅测试系统,利用光纤光栅解调仪和高速数据采集卡分别测试了掺铒光纤光栅的布拉格波长及荧光寿命.通过测量在不同温度及应变作用下的光纤光栅布拉格波长及掺铒光纤荧光寿命,并对实验数据进行线性及非线性拟合,得到了掺饵光纤光栅的温度及应变响应测试结果.测试结果显示利用掺铒光纤光栅可以实现应变测试中的温度补偿,在不同测量范围内选择不同的拟合算法可以提高测量精确度.     

光纤光栅用于混凝土结构监测的研究

基于重大工程结构健康监测的高精度要求，光纤光栅传感技术应运而生。文中首先讨论了光纤光栅用于混凝土结构健康监测的两项关键技术：光纤光栅传感器的安装工艺和消除光纤光栅交叉的敏感性，然后在粘钢加固混凝土立柱上进行了加载试验研究，同时与粘贴在相同位置的电阻应变片进行了对比，实验结果证明了用光纤光栅传感器进行结构健康监测这一方法的可行性和先进性。     

光纤光栅传感解调器在结构健康监测中的应用

分析了光纤布拉格光栅传感器的工作原理;针对深圳市民中心大屋顶网架结构的光纤光栅传感网络设计了光纤光栅智能传感监测系统;介绍了光纤光栅传感解调器S i425的性能特点和应用领域;实现了S i425在结构健康监测系统的应用和应用的软件实现。