基于光纤光栅和虚拟仪器的桥梁监测技术研究

光纤光栅传感网络采用波长进行编码,对物理量进行全光测量,是大型结构监测理想的传感技术.虚拟仪器在信号分析、数据存储、网络传输等方面为开发测试系统提供了优越的条件.光纤光栅传感网络与虚拟仪器结合的大型桥梁健康监测技术满足了工程实践的迫切需要.     

基于光纤光栅和虚拟仪器的桥梁监测技术研究

光纤光栅传感网络采用波长进行编码,对物理量进行全光测量,是大型结构监测理想的传感技术。虚拟仪器在信号分析、数据存储、网络传输等方面为开发测试系统提供了优越的条件。光纤光栅传感网络与虚拟仪器结合的大型桥梁健康监测技术满足了工程实践的迫切需要。     

基于光纤布拉格光栅湿度传感器的研究

文章基于光纤布拉格光栅对温度、湿度等敏感的基础上,分析了以聚酰亚胺（PI）薄膜为湿敏涂层,当湿度变化时,由于涂层的膨胀,导致光纤布拉格光栅产生应变,从而对湿度传感。理论分析与实验证明,光纤布拉格光栅湿度传感器是一种性能良好的湿度传感器。     

用单光纤布拉格光栅实现应力和温度同时测量

本文提出一种新型的基于光纤布拉格光栅的传感器,实现应力和温度同时测量。将一个布拉格光栅刻写在掺铒／钇光纤上,利用掺铒／钇光纤放大器的自发放大发射能与温度的线性关系来确定温度的变化,通过测量布拉格光栅波长的偏移来确定应力的数值。用法布里－珀罗可调谐滤光器接收信息,可实现应力和温度的分离,实验获得的应力和温度的测量范围分别为0－1400με和45－180℃。     

布拉格光栅传感器应用实例

由于环境等各种不利因素的影响,隧道二次衬砌应力、应变状态的长期监测受到人们的重视.分析了光纤光栅传感器传感原理,将光纤布拉格光栅传感器应用于新厂隧道二次衬砌应力、应变监测.光纤布拉格光栅传感器所采集的数据通过隧道分析软件生成隧道应变位移图与隧道各测点时空图进行对比.通过隧道分析软件生成的隧道应变位移图能更直观的表现隧道断面受力及位移情况.     

基于应力分析的光纤光栅温度传感性能研究

光纤布拉格光栅（FBG）埋入后,由于FBG和基体材料的热膨胀系数不同,当温度变化时,基体材料对FBG会产生轴向和横向应力.由温度变化引起的轴向和横向应力会引起FBG的波长移位,从而对FBG的温度灵敏度产生影响.讨论了FBG自由膨胀、受轴向应力和受横向应力的情况下产生的波长移位,以FBG埋入水泥砂浆为例,用ANSYS软件对FBG所受应力进行了有限元分析,并得出FBG埋入水泥砂浆后的温度灵敏度为23.21 pm/℃,实验结果为23.592 pm/℃.有限元分析和实验结果一致.     

光纤光栅的双向应力调谐装置

一种光纤光栅的双向应力调谐装置，主要用于光纤光栅峰值波长的调谐。主要含有固定光纤光栅两端光纤的第一横臂和第二横臂，在第一横臂和第二横臂之间置有内腔为等角正三角形的导思，光纤光栅置于导轨的内腔里，两端的光纤分别固定在第一横臂和第二横臂上。     

基于光纤光栅的钢轨受力状态监测技术研究

钢轨状态监测对列车的安全运营具有重要意义.基于光纤光栅传感技术,采用钢轨三维梁模型对轴向应变、竖向和横向曲率进行测量.与传统一维测量模型相比,该方法可以同时测量钢轨竖、横向曲率和轴向力.通过实验室静态轴向加载试验对比了一维和三维模型,验证了三维模型的有效性与优势.     

基于长周期光栅滤波的全光纤光纤光栅传感器研究

设计了一种全光纤传感测试系统,采用长周期光纤光栅作为边带滤波器,对光纤布拉格光栅的传感信息进行解调,结合高信噪比的光电测量系统,传感测量的波长检测灵敏度为１．９４ｄＢ／ｎｍ,波长测量分辨率可达０．０５ｎｍ。     

双反射峰光纤布拉格光栅调谐与传感研究

介绍了一种基于光纤光栅封装技术的双Bragg波长调谐及传感方案。封装光栅使之产生双反射峰,一个峰对应力更敏感,便于应力调谐,另一个则被温度增敏,更适用于温度调谐。应力调谐时采用了特殊机构,使光纤光栅的张应变与压应变连续并有良好的线性关系,独立调谐范围达5.64nm,温度为23℃至60℃时的独立调谐范围达1.48nm。     

基于光纤光栅温度传感技术的面板坝渗漏监测系统

对某些水库渗漏位置的检查一般采用放空水库的办法来进行,这对于严重缺水的工农业生产来说,是一种极大的浪费,采用的基于光纤光栅温度传感技术的面板坝渗漏监测系统对混凝土面板堆石坝面板渗漏能实时、在线、长期可靠监测。用于传感和信号传输的光缆可以埋置于面板底部或中性面上以及其他需要的位置,不会因机械施工而损伤,具有施工干扰小、抗电磁干扰等特点,试验表明:系统可有效检测大坝渗漏情况。     

深部地下巷道围岩结构监测信息化技术研究

在地下矿山开采过程中,巷道围岩结构变化具有显著的非线性特征,易引发较大的煤岩动力灾害。现有深部地下巷道围岩监测技术基于单一物理量的数据采集,缺乏多物理量的联合监测与分析,无法准确判断围岩结构变形状态。针对上述问题,基于对钻屑法、岩饼法、应力测量法、围岩变形监测法、电磁辐射法、声发射法、微震监测法、震动层析成像法等现有深部地下巷道围岩监测技术的分析,提出了采用深部地下巷道围岩结构监测信息化技术构建多源、多场的深部地下巷道围岩结构监测体系的设想,从数据感知、采集、传输、分析等方面阐述了深部地下巷道围岩结构监测信息化关键技术,并讨论了深部地下巷道围岩结构监测信息化面临的受限环境下传感节点供能、异构传感设备统一交互、时延敏感网络数据传输等挑战。     

光纤Bragg光栅应力测量的研究

提出一种温度补偿光纤光栅应力传感器,即将光纤布拉格光栅粘贴在应力分布不同的悬臂梁上.通过理论推导得出,光纤光栅反射波长的两个反射峰之间的距离与应力成线性关系,而不受温度变化影响.实验时,当所加砝码为70 g时,出现两个反射峰;继续增加到180 g,两个反射峰中心波长达到0.15 nm.对实验数据进行数据拟合,线性拟合度达到0.97,进一步证明了该方法的可行性和有效性.     

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%。     

Research on the temperature compensation technology of quasi-distributed fiber Bragg grating

In this work, Raman optical time domain reflectometer (ROTDR) is used to eliminate the fiber Bragg grating (FBG) sensor’s central wavelength shift caused by the temperature. Compared with traditional method, this method takes advantages of the cost and the reliability specially under the condition of the multi-spot FBG strain monitoring. A FBG sensor array has been set up to monitor the pressure and density of water sample, while the ROTDR is used for temperature compensation. The FBG sensor array will be amounted along the casing annulus of the whole well in the future. The indoor experiment has been carried out to demonstrate the proposed method efficient.     

光纤光栅传感技术在大结构监测中的应用进展

在众多的传感器种类中,利用多个光纤光栅传感器可构成多路和分布式传感器等各种形式的光纤传感网络等优点,使它正在成为传感器领域中新的研究方向。光纤光栅传感器所具有的独特的技术优势使其非常适合用于桥梁、堤坝、建筑物、航空航天、航海、海洋石油平台及油田等大结构工程的监测。论述了该技术的特点和近年来在国外大结构中的应用。     

结构健康监测用光纤Bragg光栅温度补偿研究

阐述了光纤Bragg光栅及多光栅温度补偿法基本原理,推导出温度补偿公式。在光纤Bragg光栅应变灵敏系数标定及钢架静力试验过程中进行温度补偿,试验结果显示光纤Bragg光栅温度计能够准确测量温度干扰。     

基于光栅投影的相位解相方法研究

为了获取光栅畸变相位图中包含的物体三维信息,笔者将采用三频外差的相位解包裹的方法去实现。三频外差的解包裹方法是先通过三组不同频率的相位图像分别两两差值计算获得一次解相的图像,再将一次差值图像进行二次差值进而还原出含有畸变相位图像中的三维信息。通过实验验证:利用三频外差的计算方法简洁,能够快速恢复出的点云信息含有三维形貌特征。