光纤布喇格光栅应变传感器

介绍了基于芯内布喇格光栅的光纤应变传感器，讨论了有关的技术及其特点。     

表面焊接式光纤布喇格光栅应变传感器的疲劳性能研究

针对用于起重机械结构健康监测的光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器疲劳性能未知问题,采用动态载荷与静态拉伸相结合的试验方法,对起重机械钢结构疲劳损伤监测中的3种封装形式FBG应变传感器开展了疲劳性能研究,分析了反映传感器性能的灵敏度系数、带宽、边摸抑制比、峰谷比、零点波长、动态应变分别随疲劳次数增加时的变化情况。试验结果表明:3种封装方式的FBG应变传感器疲劳前后,在加载、卸载相同载荷时,灵敏度系数相差最大不超过0.1 pm/με,带宽均值为0.19~0.23 nm,峰谷比和边摸抑制比随疲劳次数的增加变化趋势相同,零点波长变化最大值为0.31 nm,动态应变符合二次指数函数分布特征。     

基于FBG的复合材料环形构件残余应变研究

为了解决因碳纤维/环氧树脂复合材料构件中树脂基体与碳纤维间的热膨胀系数存在差异, 热压成型后, 内部未释放的残余应力会使材料构件发生残余应变, 造成构件变形、影响制品质量的问题, 采用光纤布喇格光栅(FBG)传感器在线监测实验研究和有限元仿真分析相结合的研究方法, 进行了理论分析和实验验证, 采集了碳纤维/环氧树脂复合材料环形构件热压罐成型后表面残余应变变化实时数据。结果表明, 该构件下法兰根部应变释放情况复杂, 靠近支承位置处的残余应变释放受阻, 而其余监测点位的残余应变普遍在30με~90με的范围内, 与仿真结果相符; FBG传感器能对构件成型后残余应变释放历程进行多点位实时在线监测, 并实现对构件整体应变分布的分析和预警。该研究具有一定科学研究和工程应用意义。     

基于FBG的机翼盒段结构健康监测系统功能验证研究

光纤布喇格光栅(FBG)传感器因其具有抗电磁干扰,质量轻,可多路复用等优点,在结构健康监测领域有广泛的应用前景.国内在航空结构的健康监测领域研究中,对FBG传感器的应用研究均集中在实验室小尺寸试件上进行,该文在某型无人机大型碳纤维复合材料机翼盒段实验件上布置了34个FBG传感器组成FBG健康监测系统,在机翼盒段的强度测试中对其进行了在静态扭转和弯曲载荷下的在线实时应变分布监测,并将其与传统应变片测得的数据进行对比,得到了好的吻合性.该文还针对FBG的该应用,对其粘结剂的选取和标定方法进行了讨论.     

表面贴装光纤布喇格光栅应变传感器

导出了表面贴装光纤布喇格光栅传感器的波长一应变模式，理论分析与实验相符。     

Ge—SiO2光纤中光纤布喇格光栅的折射率结构

本文将Ｇｅ－ＳｉＯ２光纤中秀导色心的密度性能与在相同光纤中写入的光纤布喇格光栅（ＦＢＧ）相关联的折射率调制性能进行了比较。发现，光诱导出的ＧｅＥ色心与注量的关系、它的热退火性能以及它与Ｈ２的相互作用都与填Ｈ２和未填Ｈ２Ｇｅ－ＳｉＯ２光纤中形成的折射率调制性能相类似。填Ｈ２Ｇｅ－ＳｉＯ２光纤具有更强的光敏性，这是由于填Ｈ２Ｇｅ－ＳｉＯ２光纤中ＧｅＥ’色心形成效率更高的缘故，ＧｅＨ具有附加的贡献。此外     

光纤光栅埋入后温度、应变解耦分析

光纤光栅传感器在现实应用中的一个主要问题是温度和应变的交叉敏感问题.介绍了光纤双光栅同步测量温度和应变的原理,设计了一个光纤双光栅温度、应变测量系统,对光纤双光栅的温度和应变传感性能进行了实验研究,结果表明光纤双光栅具有多参量同时测量的能力.     

光纤布喇格光栅应力增敏理论研究

提出了一种光纤布喇格光栅应力增敏的模型,推导了该模型的应力与光纤布喇格光栅中心波长相对偏移量之间的关系,以及增敏后的光纤布喇格光栅应力响应灵敏度系数的表达式,给出了该增敏模型的弹性模量计算公式,指出通过适当选择弹性体的弹性模量和尺寸,可以提高光纤布喇格光栅应力响应灵敏度。     

超结构布喇格光栅滤波器的研究

用傅立叶方法和耦合模理论分别对取样光纤光栅进行了分析,并采用数值模拟的方法分析了占空比T对取样光纤光栅光谱特性的影响。研究表明,反射率较低时,取样光栅的反射峰间隔及数目基本上由取样周期P决定。但当T>0.1时,反射峰间隔变得与T有关。该结构对一般文献中得到的反射峰间隔表达式提出了置疑。在文中理论的指导下,提出了一种经济有效的光纤光栅梳状滤波器的制作方法。     

基于光纤光栅传感技术的桥梁结构内部应变监测

利用预先埋入的光纤布拉格光栅(FBGs)实现了实际大型钢筋混凝土工程结构的内部应变监测。在施工期间，将多个FBGs传感器布设到黑龙江呼兰河大桥内部，探索了在建筑施工现场对光纤传感器进行安装、埋入以及传感线路保护的解决方案，并在桥梁施工、桥梁静载实验和桥梁运营阶段监测了呼兰河大桥局部的应变响应。现场实验表明，本系统满足土木工程结构长期健康监测的要求，为建立重要工程设施的结构健康监测系统奠定了基础。     

固定载荷下光纤光栅应变传感阵列检测裂缝悬臂梁损伤的研究

介绍了光纤光栅分布式传感原理,推导了悬臂梁受载荷时的应变计算公式,以金属悬臂梁为研究对象,以光纤光栅应变传感阵列为传感工具,实验研究了固定载荷下裂缝悬臂梁的光纤光栅检测的新方法.金属悬臂梁上光纤光栅应变传感阵列粘贴的位置和预制裂纹的位置由有限元模拟确定,固定载荷的加载是在金属悬臂梁的自由端悬挂标准砝码.记录金属悬臂梁在无损伤、一条裂缝、两条裂缝和三条裂缝的光纤光栅应变传感阵列检测到的实验数据,以无损伤的实验数据为初始数据,分别与有损伤的实验数据进行比较,得到悬臂梁在各个损伤情况下的应变变化量,根据应变变化量的不同,确定出悬臂梁上损伤的位置.     

基于SMS-FBG结构的温度应变双参数传感特性研究

提出了一种基于单模-多模-单模(SMS)光纤干涉结构级联光纤布拉格光栅(FBG)的光纤微结构温度应变双参数测量传感器,并对其应变特性、温度特性进行了实验研究。通过采用光纤熔接手段将长度为35.5 mm的多模光纤熔接在两段单模光纤之间,构成SMS光纤干涉结构,并通过级联FBG制成温度应变双参数测量传感器。结果证明,在200～2 000με应变范围内,单模-多模-单模干涉结构和FBG的应变灵敏度分别为-2.31和1.22 pm/με,线性度分别达到0.999 2和0.999 4;在580～700℃温度范围内,其温度灵敏度分别为58.79和13.64 pm/℃,线性度分别达到0.996 7和0.998 2,可实现温度、应变双参数的同时测量。     

基于单片机实现的光纤光栅应力传感器

提出了一种用单片机控制光介质薄膜干涉滤波器探测光纤光栅波长偏移量的方法,并 构建了对外界应力实时检测的光纤光栅应力传感系统。实验中采用了一种超磁致伸缩材料(GMM) ,使光纤布拉格光栅( FBG)产生有效的B ragg波长偏移,用控制电流来调控FBG的应变和Bragg波长偏移;电流加到1A～5A之间时,反射峰的中心波长的偏移量随所加电流呈线性增加的趋势,偏移量达到1. 10nm ( 1551. 94nm～1553. 04nm) 。该系统具有对应力测量结果分辨率高、精度高等优点。     

钢片封装光纤光栅监测混凝土应变试验研究

研究了光纤光栅粘贴、封装与布设工艺。提出并实现一种工字型钢片封装工艺。利用金属丝固定法将封装的光纤光栅应变传感器成功地埋入到钢筋混凝土试验梁中，监测了受压区混凝土应变历程。结果显示，经修正的监测结果在小应变范围内与电阻应变片测量压应变结果一致。     

Weak Fiber Bragg Grating Based Sensing System for Cryogenic Static Test of Launch Vehicle Oxygen Tank

In this paper,a weak fiber Bragg grating (WFBG) based sensing system applied to the cryogenic static test of launch vehicle oxygen tanks has been developed and the results of an evaluation are reported.A customized sensor encapsulation and installation method allow for precise strain measurement at cryogenic temperatures.The reflection peaks of series-connected WFBGs with low optical loss are obtained,ensuring high system reliability in harsh environments.The experimental results show that the maximum full-scale error is less than 0.81％ full-scale error.The temperature is as low as-193 ℃ during the test.This study also demonstrates a practical method in which WFBG can be used to obtain critical parameters for structural monitoring in a cryogenic environment.     

基于FBG的飞机起落架载荷测试技术研究

针对某型飞机起落架三向载荷的监测需求,提出了一种采用光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感和多元线性回归相结合的起落架载荷测试方法。通过对起落架进行有限元仿真分析,得到了不同载荷作用下起落架的应变分布,根据应变分布特征确定FBG应变传感器的布片位置,形成应变传感网络。在此基础上,进行了主起落架地面静态载荷标定试验,并通过多元线性回归的方法形成应变-载荷计算方程组,最后对载荷计算方程组进行了验证性试验。研究结果表明,基于FBG的起落架载荷测试方法能有效反算起落架的三向载荷,反算得到的载荷与施加载荷的相对误差在5%以内,满足实际工程应用需求。     

结构健康监测用光纤布拉格光栅应变传感器研究

采用不锈钢管对光纤布拉格光栅（FBG）进行封装并对其进行标定，粘贴在钢桁架表面测量结构的应变，封装光纤光栅显示了良好的传感性能，与电阻应变片测量结果吻合良好。封装后的光纤布拉格光栅传感器操作容易，便于安装，为建立工程结构健康监测系统奠定了基础。     

动静态监测光纤光栅传感信号的实验研究

基于可调谐光纤TF Fabry-Pent（FP）滤波扫描传感光纤Bragg光栅（FBG）反射峰的原理．提出一种新颖的探测方法,分别从动静态两方面监测传感FBG反射谱与TF F-P透射谱的合成谱。实验中．通过加载到TF F-P滤波器的驱动信号的不同,在静态监测下,模拟并分析了光信号功率与转化电压的趋势图以及多次实验中探测到最大信号时两者的关系;用双踪示波器动态实时监测并分析了经光电探测（PD）及其放大调理电路转换后的电压变化信号。实验结果表明．PD探测的最大值与传感FBG反射峰对应。经过标定后的系统分辨率可达1pm,测量精度为0．01nm。     

大型装备应变检测中光纤Bragg光栅的应用研究

从光纤Bragg光栅(FBG)衍射的射线理论入手,介绍了其传感原理;结合大型装备的应变检测,阐明了解决交叉敏感问题的原理及方法;对应变检测中光纤光栅封装技术的现状进行了概述,并指出当前封装技术存在的问题和发展方向;简要介绍了光纤光栅应变传感器的标定方法及注意事项.