应用于油田开发的光纤传感技术

光纤光栅传感器已在国外的油田开发中得到应用,分布式光纤传感技术尚未成熟,应用于油田开发尚需时日。本文介绍了光纤光栅传感器和各种分布式光纤传感器的原理,重点介绍了基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感器。通过和光纤光栅传感器作对比,分析了基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感器应用于油井参数监测的优势。     

基于光纤Bragg光栅传感技术的岩土边坡测斜仪的研究（英文）

针对目前常规测斜仪的不足,利用光纤Bragg光栅传感技术的优点,开发了一种监测岩土边坡内部变形的新型光纤光栅测斜仪,并成功地应用于高速公路膨胀土边坡的变形监测中。现场监测边坡的数据表明,该光纤光栅测斜仪监测的数据与传统的测斜仪监测的数据比较吻合,证实了光纤光栅测斜仪的可靠性;现场监测结果还发现边坡最大变形出现在第二台阶,其最大变形为61 mm,第一台阶边坡的变形较小,其变形大约为13 mm,这也证明在坡脚设置挡土墙能够很大地改善边坡的稳定性。该光纤光栅测斜仪可以和其他光纤光栅传感器共同组成的监控网络对岩土边坡进行变形监测,通过该监测网络可以实现对岩土体边坡的远程实时在线监测和安全预警。     

光纤智能皮肤的理论与实验研究

光纤智能皮肤压觉传感器主要应用于机器人的机械手上,构成智能手掌。在光纤智能 布设了二维分布式光纤阵列,利用光纤微弯损耗传感机理,实现了对压觉的识别,即对压力大小和位置的传感与检测。在传感系统中,采用光纤微弯压觉式传感器制成传感单元,当有压力时,使传感单元发生微小位移,通过分布式传感器使得光纤中传输光产生损耗,再通过ＰＩＮ光电马光信号转变为电信号,最后经放大电路放大。在巡回检测系统中,采用循环计数器     

基于光纤技术的井筒围岩稳定实时监测系统

针对井筒围岩变形监测受采动影响的问题,提出了采用光纤传感技术监测井筒围岩变形的方法.研究了光纤传感器的不同埋入方式、粘结材料以及施工工艺对结构变形监测的影响,结合金川Ⅱ矿区14行风井加固工程,设计并布设了光纤光栅传感监测系统.现场监测结果表明,基于BOTDR的分布式光纤传感技术具有实时性、远程和自动监测围岩变形的优点,可以直观地得到井筒在不同位置的围岩变形分布特征,为井筒围岩变形提供了准确的测试数据.     

分布式光纤测温技术性能分析

光纤传感器可构成传感网络,实现分布式测量,广泛应用于大型建筑物的结构健康监测等方面,因此分布式光纤传感技术成为近年来光纤传感领域的研究热点.文章通过分布式光纤测温系统的工作原理、特点及性能等方面,从基于光纤后向散射的光时域及频域反射技术的分布式光纤测温和基于光复用技术的光纤光栅分布式测温的分布式光纤测温技术两个研究方向进行了综述;同时阐述分析了两个方向在建筑节能测温中的应用情况,并提出了展望.     

大量程分布式光纤传感器的研究与应用

采用线型和螺旋型光纤传感技术相结合的方法研制出大量程、高定位精度的分布式光纤位移传感器,并对其量程扩展技术和埋设工艺进行了探讨。研究表明,研制的分布式光纤传感器水平位移监测的动态范围达到17 mm,深度定位精度为±0.2 m,可根据需求进行量程扩展,非常适合用于滑坡体深部变形的安全监测。     

基于BOTDA的钢筋应力实时监测方法

提出一种将分布式应变传感光纤技术用于钢筋混凝土中钢筋应力监测的方法,能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,对钢筋的应力水平进行长期实时监测,确定混凝土结构的工作水平,更好地预测结构的耐久性.分析传感光纤应变与钢筋应变的转化关系,为提高分布式传感器的空间分辨率,提出盘绕方式的光纤黏结方法,对盘绕弯曲曲率的影响进行分析.通过简支梁的全过程受力试验,比较了传统应变片和分布式传感光纤的测量结果,并对光纤不同的黏结方式进行对比,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于光纤传感的输电线路覆冰监测技术应用评述

输电线路覆冰监测能有效地评估覆冰情况，预警覆冰事故，减少覆冰造成的危害，有利于电力系统安全稳定运行。在介绍传统在线覆冰监测技术的基础上着重综述了光纤传感技术在输电线路覆冰监测中的应用，分析了准分布式光纤传感(光纤光栅)、基于拉曼散射的分布式光纤传感和基于布里渊散射的分布式光纤传感(布里渊时域分析技术和布里渊时域反射技术)的监测方法的原理及优缺点。分布式光纤传感技术集传感与信息传输为一体，无需再敷设传感器，可以监测整条线路的覆冰状态，其中布里渊光时域分析技术(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA)可以进行更长距离、更大范围的监测，在输电线路在线监测中的优势更为明显。最后指出了基于分布式光纤传感技术监测覆冰的关键问题并进行了展望。     

混凝土内部应变分布式光纤实时检测方法及试验研究

布里渊散射光时域分析技术（BOTDA）是1种新型光电监测技术,可对沿光纤轴向的应变、温度进行分布式监测,并具有长距离、分布式、高精度和耐久性等特点,适用于结构的健康监测。系统介绍了基于BOTDA的混凝土内部分布式应变的检测方法,并通过试验研究标定了由气吹再灌浆技术铺设的埋入式传感光纤的工作性能,解决了工程应用中无法将长距离分布式传感光纤埋入混凝土内部的技术难题。试验结果表明,以气吹再灌浆技术铺设的埋入式光纤传感器能有效检测混凝土内部分布式应变,可应用于结构物的全面、长期、稳定、实时的健康监测。     

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．     

光开关在分布式光纤温度传感系统的应用研究

分析了决定分布式光纤温度传感器系统传感距离的因素,提出了使用光开关扩展系统的传感长度。设计了多模1×2棱镜光开关的单片机驱动接口,计算机软件通过RS232串行接口发出指令控制光开关的切换。测试结果表明,嵌入了1×2光开关可使系统传感光纤长度延伸为原来的2倍。     

基于光散射的分布式光纤温度传感器网络及其在智能电网中的应用

介绍了基于光散射的分布式光纤温度传感网络的研究现状和发展趋势,主要阐述了基于瑞利散射、喇曼散射和布里渊效应的分布式光纤传感器的工作原理。在此基础上重点介绍了其在高压电缆、电力线沿线温度测量中的应用情况,探讨了传感光电缆替代原有的电缆和光缆,使光通信、电力传输、传感三合一的趋势。     

光纤光栅二次涂敷封装压力特性的理论研究

光纤光栅是一种近年来发展迅速的有着广阔应用前景的光纤器件,是目前国际上光纤传感领域主要的研究热点之一。文章从光纤光栅的传感原理入手,分析了光纤光栅应变、压力传感模型。在此基础之上建立了光纤光栅二次涂敷的压力传感模型,并研究了涂敷材料的力学参数对光纤光栅传感灵敏度的影响关系,找到了一种提高光纤光栅压力灵敏度的有效途径。     

内凹正方角锥反射式光纤传感探头调制特性的数值模拟

针对以往滑觉传感器存在的不足,提出了一种新型的光滑觉传感机理,这种传感机理的最大优点是系统抗电磁干扰,能实现全自动补偿,灵敏度高,探头结构采用了全方位传感和全自动补偿技术,由5根同种光纤构成,在纤端出射光场光强分布公式的基础上,在小角近似下,理论上出内凹正方角锥反射工光纤传感探头调制特性的简明公式,即输出信号与角镜转角成正比的结论,证明了这种传感机理的可行性,并为这种传感器的后续信号处理提供了理论基础,本文给出了非近似条件下的计算机仿真结果,作出了传感器随反射镜调转角变化的模拟图,研究了影响这种传感调制特性的各种因素及初始结构优化参娄,为光纤滑觉伟感器的研制、开发提供理论指导,数值模拟与理论公式相一致的结果说明,内凹正方角工作证反射光纤传感探头用于光纤滑觉传感器是可行的。     

基于新型拼接光子晶体光纤的SPR葡萄糖浓度传感器

本文提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)技术的光纤传感器并应用于葡萄糖浓度检测。采用光纤熔接机拼接多模光纤-光子晶体光纤-光子晶体光纤-多模光纤(MPPM)的结构,然后利用磁控溅射在其表面沉积金膜。对传感区的金膜进行巯基乙胺修饰,采用戊二醛固定葡萄糖氧化酶(GOD),使传感器具备了葡萄糖特异性识别功能,并实现了低浓度葡萄糖传感,在0-0.8 mg/mL的浓度范围内表现出良好的线性关系,并且获得了29.61 nm/(mg/mL)葡萄糖灵敏度,拟合系数达到了~0.954。得益于其易制备、良好的生物相容性以及优异的传感性能,该光纤SPR传感器有望成为生物医学领域中具有发展潜力的传感器之一。     

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.     

微弯传感器最优化研究

本文研究了利用多模光纤中因微弯引起的强度调制,作为换能机构来检测周围环境的变化。详细地研究了微弯传感器,对它的组成部分:传感光纤、光源、光纤引线等进行了分析和最优化。     

埋入光纤布拉格光栅传感器的智能碳纤维复合塑料

根据弹性力学和边界条件,得出了光纤布拉格光栅(FBG)传感器应变测量值与基体材料实际应变的关系方程。通过裸光栅直埋基体材料界面传递的特征系数,可表征和计算FBG检测应变与测点实际应变的误差及修正系数。并对固化于CFRP的FBG变传感特性进行了实验研究。结果表明:FBGBragg波长对应变表现出很好的线性和重复性。用电阻应变仪对FBG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。FBG传感器具有优异的应变传感特性,为先进智能复合材料的研发与应用提供了依据。