光纤光栅传感技术及其在石油工业中的应用

阐述了光纤光栅温度和应变传感的响应机理．对光纤光栅多参量区分测量技术和光纤光栅传感网络复用与解调技术进行了综合评述．结合光纤光栅传感技术的本质突出优势和石油工业特点,讨论了其在油气生产中温度和压力测量、测井技术、地震波检测、长距离石油管道监测等方面的应用．     

分布式光纤光栅应变和温度同时测量系统

设计了分布式光纤光栅应变和温度同时测量系统,光源为时钟脉冲宽带光源,结合时分和波分复用技术解决光纤光栅传感网络的复用寻址问题,选用不同包层直径光纤相熔接的应变补偿法传感头设计方案,实现了温度和应变的同时测量.采用阵列波导光栅技术对传感信号进行解调,通过理论分析证实了系统方案的可行性.系统对应变和温度的测量范围为0～2500 με和25～120℃,误差分别为±17 με和±1℃.     

光纤光栅技术在煤矿安全生产中的应用

目前光纤传感技术应用于矿井安全监控领域以弥补传统传感器存在测量精度低、稳定可靠性差、易腐蚀和易受电磁干扰等不足。本文介绍了光纤光栅传感原理,讨论了光纤光栅传感技术在煤岩动力灾害、矿井水灾和火灾的应用。研究结果表明光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、测量精度高、易于传输、准分布式测量等特点,在煤矿生产中具有广泛的应用前景。     

WDM与OTDR结合的弱光栅分布式温度传感网络

提出一种基于弱反射布拉格光栅的新型分布式温度传感网络,将WDM与OTDR相结合,采用WDM技术提高光栅的复用容量,利用OTDR对各个弱光栅进行实时检测,以实现光栅的密集串行复用,并提高空间分辨率。使用可调谐脉冲激光为光源,多组不同中心波长弱光栅等间距刻制在一根光纤上。利用一根光纤刻制的三组反射率为3%,中心波长分别为1544.660nm、1545.802nm和1546.900nm的9个FBG进行了温度实验。实验结果表明,在5～80℃的温度范围内,FBG的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.6%以上,温度测量的分辨率最高达到0.11℃,空间分辨率可达2m。     

基于长信号谱自相关的光纤光栅传感解调方法

针对光纤光栅传感领域波长高精度探测和传感复用光栅数量增多的需要,提出一种基于长信号相关谱的新型光纤光栅数字解调技术.该技术在可调谐滤波法的基础上,通过传感光栅与调制光栅反射谱卷积后的信号,即光电探测器的光强时间信号,进行自相关分析以实现对波长漂移的测量以及对传感光栅反射谱形状的识别,增强系统的复用能力,提高了性价比.模拟仿真表明,光纤光栅长信号相关数字解调方法可以准确测量光纤光栅波长的漂移,能更好实现传感复用.等强度悬臂梁实验验证该解调方法能实现光栅应变的高精度测量,优于传统的应变片测试.     

根键式桥墩的光纤光栅传感网络应用研究

论述了光纤光栅传感网络在根键式桥墩应变分布实验测量中的应用研究。根据对桥墩应变点分布情况的有限元法分析,在大桥成桥过程中成功地布置了相适应的光纤光栅传感网络。传感网络共分10层,每层布置8个光纤光栅应变传感器和1个温度传感器,布设的传感器在桥墩的静载荷实验过程中监测结构层的状态。监测结果表明：所布设的光纤光栅传感网络在桥墩12次加载,每次载荷2352kN（240t）的过程中,能正确反映桥墩结构层面的变化,为桥梁的安全载荷运营提供了可靠的依据。     

基于超弱光栅传感阵列的钻机违法入侵地铁线路识别定位方法EI北大核心CSCD

实时监测和及时报警地铁线路上方钻机的违法入侵对地铁安全管理十分重要。分布式光纤传感技术是一种满足长距离、远程实时监测需求的有效手段。为及时发现和定位地铁线路上方钻机违法入侵,超弱光栅传感阵列被用于采集钻机入侵事件引起的分布式振动响应。基于钻机设备发动机的振动信号特征,提出了可实时识别并定位钻机违法入侵的方法。现场试验结果表明,提出方法具有抵抗地面及地下交通荷载干扰的能力,可以及时、准确地识别和定位模拟的钻机违法入侵事件。     

Bragg光栅式应变传感器的传感特性研究

光纤Bragg光栅是一种新型的传感元件,其原理是利用波长解调的方法将被测的信号转化为光栅反射波长的偏移量,同时反射波长不受入射光的功率波动或光路系统损耗的影响。光纤Bragg光栅应变式传感器因此具备良好的可靠性、不受电磁干扰、不易腐蚀,同时最大的优点是在一根光纤上将多个光纤光栅应变传感器串接组成构成阵列开展分布式测量等优点,在逐渐应用于各类力学检测领域。本文着重对光纤Bragg光栅温度和应变的传感特性简要介绍并进行试验分析.     

光纤光栅振动传感系统仿真研究与分析

由于光纤光栅传感器具有灵敏度高、动态范围宽、不受电磁干扰、成本低、体积小等优点,使其在传感领域具有很好的应用前景.光纤光栅传感技术已成为现代传感领域的一个重要研究方向,其在振动传感领域的应用也取得了一定的成就.本文针对悬臂梁式光纤光栅振动传感,将光纤光栅振动传感元件近似为惯性式振动系统,以其数学模型为基础,利用Matl...     

基于概率模型的光纤光栅传感网络优化布置

光纤光栅传感器相比与传统传感器,其特有的轴向敏感性决定了它的探测距离在传感器的不同方向上是有差异的,因此光纤光栅传感器的布置角度对于传感器网络的性能具有很大的影响。基于传统传感器的概率探测模型,本文提出了一种贴合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型,并通过实验验证了其正确性,继而利用这一模型,采用粒子群优化算法进行了光纤光栅传感网络的优化布置。最后,同不考虑布置角度的优化布置方法进行了比较,结果表明,在实际应用中考虑布置角度对于传感网络性能具有很大的提升。     

复合材料胶层光纤布格光栅应变监测优化配置研究

航空航天用复合材料粘接胶层在制造和服役过程中不可避免会产生各种缺陷和损伤。针对其粘接胶层缺陷和损伤检测,基于光纤光栅应变传感原理,提出一种针对复合材料胶接层结构应变监测的光纤光栅传感网络优化配置的方法。通过仿真和实验研究了埋入复合材料构件胶接层的光纤布拉格光栅传感器在静载作用下的敏感区域分布特性,分析了载荷位移与布拉格波长漂移的关系,建立符合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型,采用粒子群优化算法进行光纤光栅传感网络的优化布置,研究结果表明光纤布拉格光栅传感器位置经优化后,覆盖率得到明显提高。     

基于FBG传感测量的拉索索头应变分析

正一、引言应变传感器的发展一直是工程测量技术中的重点之一。而光纤光栅作为一种新型的传感器件,具有体积小、质量轻、耐高温、耐腐蚀、抗干扰性强、传输频带宽、优良的可埋入性、感应信息波长编码等优点,是理想的传感单元,适合于检测静态和动态参量。随着光纤制造技术的日趋成熟和可靠,光纤光栅传感器的制造成本大幅下降,可靠性得到提高。近几十年来,光纤传感技术在航空航天和土木工程结构等行业中得到了空前的发展与广泛应     

光纤光栅传感技术在桥梁静载试验中的应用

光纤光栅传感技术作为工程结构监测的一种全新方法,因其具有较高的性价比而备受青睐;以桥梁静载试验为例,详细介绍了光纤光栅传感原理和布设工艺;根据静载试验得出的应力应变数据对桥梁健康状况加以分析表明:光纤光栅传感技术性能稳定、数据能较好反映出实桥在荷载作用下的健康状况。     

光纤光栅传感技术在桥梁试桩中的应用

基于对光纤布拉格光栅(FBG)传感特性的理论分析,研制了可用于桥梁试桩应变监测的光纤光栅钢筋应变计,并进行了标定试验;研究了光纤光栅传感器的布设工艺,在某特大跨海大桥试桩项目中的钻孔灌注桩里成功地埋入了52支光纤光栅钢筋应变计,进行了荷载试验.研究结果表明,在桥梁试桩项目中利用光纤光栅传感技术可以方便有效地对试桩的应变进行多点实时监测,为桥梁桩基础的优化设计提供了可靠的依据.     

光纤光栅传感器实用化的关键性技术研究

光纤光栅是一种新型的无源光子器件，可用来精确感测纳米量级的微小应变和温度等多种物理量，在光传感领域发挥着重要作用，简要说明了光纤光栅传感器的基本原理，详细介绍了笔者近年来在信号解调、传感头的封装和光纤光栅的复用等关键技术研究上的进展，讨论了光纤光栅传感器在进一步实用化和商品化过程中需要解决的技术问题，并对其应用前景做了展望。     

光纤布拉格光栅传感器在温度计量中的应用前景

光纤布拉格光栅传感器(FBG)是波长编码传感器,它将感测到的信息转化为其响应波长的移动,即用波长编码,与光源起伏、光纤弯曲损耗、光纤连接损耗、光波偏振态无关,具有很强的抗干扰能力,可实现分布式多点实时在线传感,适用于温度、应力、应变等物理量的测量。温度传感是FBG最主要和最直接的应用之一。温度对光纤光栅反射波长的影响是由热膨胀     

FBG传感器在复合材料结构健康监测上的应用

把传感器集成到结构中,实现在线实时评估或警告结构损伤情况,是未来航空航天工业发展的必然选择.近些年来,光纤传感系统受到了越来越多的关注,尤其是在先进复合材料结构健康监测方面.光纤传感器中应用最多的是光纤光栅( FBG)传感器,它不仅可以在线测量结构的应变,进而间接测量结构的健康状况,还可以直接检测和评估复合材料结构的损伤情况,如横向裂纹,脱层损伤等,从而实现对结构的健康监测.     

光纤布拉格光栅传感特性及实验研究

本文分析了光纤布拉格光栅传感温度和应变的基本原理及其灵敏度,构建了光纤布拉格光栅传感特性实验系统,介绍了光路系统的组成结构、原理及其相关器件特性,完成了温度和应变量的测量实验。实验结果表明,采用光纤布拉格光栅能够实现应变和温度的测量,从而证明了光纤布拉格光栅传感技术理论分析的正确性和实验系统设计的合理性。     

光纤光栅传感器在建筑施工中的应用研究

光纤光栅传感器是一种新兴的传感器,文章主要介绍了其传感原理和特点,分别论述了光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器在建筑施工中的应用场合,介绍了典型的应用实例和各自的工作原理,找到了光纤光栅传感器在建筑施工应用方面的关键技术难点,并对这两个技术难点提出了解决方案,最后指出了光纤光栅传感器在建筑施工方面应用的前景和发展方向。     

光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究

从光纤布拉格光栅温度传感模型出发,对光纤布拉格光栅温度传感的理论进行了分析,并通过实验对裸光栅的温度特性进行了研究,推导出了光纤布拉格光栅温度传感的一阶有效线性灵敏度系数的解析式。实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内具有良好的线性特性,与理论结果基本一致。表明光纤光栅温度传感的理论模型具有良好的实验基础。