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。     

变压器绕组线光纤嵌入过程的应变监测

光纤嵌入技术是实现变压器绕组分布式光纤传感的关键.变压器绕组在绕制过程中铜扁线需要进行一定程度的拉伸、弯曲和扭转,光纤在此过程中常会受到较大的拉伸而断裂.为了对光纤嵌入变压器绕组线的工艺过程进行优化,试验将200 m光纤嵌入到绕组线中,并使用光纤布喇格光栅(FBG)对绕组线的完整加工过程进行了应变监测,得到光纤在铜扁线...     

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。     

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.     

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。     

FBG传感网络在结构健康监测领域的应用

简述了光纤布拉格光栅及其传感原理,着重介绍了FBG传感网络及其在结构健康监测领域的研究情况与应用进展,最后指出了光纤光栅传感网络在应用中应该考虑和解决的一些问题。     

光纤Bragg光栅应变传感研究

基于光纤Bragg光栅应变传感模型 ,利用泰勒级数展开法 ,将光纤Bragg光栅反射峰中心波长所满足的Bragg方程展开 ,得到了中心波长相对偏移量与应变增量之间的二次解析关系式 ,进而得到了光纤Bragg光栅一阶、二阶应变灵敏度系数的解析表达式 ,计算了一阶、二阶应变灵敏度系数的理论值 ;并将光纤Bragg光栅粘贴在悬臂梁上进行拉伸和压缩 ,得到了与应变对应的光纤Bragg光栅中心波长偏移量 ,通过线性和二次多项式拟合 ,得到了光纤Bragg光栅一阶、二阶应变灵敏度系数的实验值 ;各阶应变灵敏度系数的理论值与实验值吻合得到很好     

单边固支板结构弯矩光纤光栅监测方法

在飞行过程中,机翼结构会受到不同外力作用而产生变形。作为内力矩的一种,弯矩大小与结构受力和变形量有关。因此,针对变形状态下的弯矩测量对于飞行器状态监测具有重要意义。该文以等宽、等厚、等截面的单边固支板结构作为机翼的简化模型,提出一种基于光纤光栅传感器的结构弯矩测量方法,推导得到板结构在弯曲变形情况下的应变-弯矩转换方程。通过构建单边固支板结构光纤监测系统,实现对不同载荷下板结构关键位置的弯矩测量,单点加载、多点加载与均布加载方式下均方根误差分别约为0.883、0.825、0.689。     

光纤布拉格光栅传感器实现应力测量的最新进展

本文阐述了光纤布拉格光栅的特性及其在智能结构中的重要应用。针对这一应用 ,首先简要介绍了光纤布拉格光栅测量应力的原理 ,然后着重介绍了光纤布拉格光栅测量应力的最新进展。这些新的方法分别使光纤布拉格光栅在测量范围、测量精度、多路复用及实用性方面得到了提高或改进。光纤布拉格光栅要达到实际应用仍需对其作进一步的研究 ,以提高其工作寿命 ,找到简便易行的埋入方法 ,并实现信号的高精度、大动态范围的检测等。     

工程化高耐久性光纤光栅压力环的研究与开发

基于光纤光栅(FBG)传感和应变式力传感器机理,采用纤维增强树脂(FPR)封装和金属焊接布设的可靠工艺,研究开发出一种高耐久性的FBG压力环,并实现了相应的温度补偿。标定实验表明,线性度为0.99%,灵敏度为2.02×106kN,重复性为1.11%,迟滞为0.65%,静态误差为1.62%。     

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.     

基于光纤Bragg光栅的空间结构横向热应变的实时监测

当复合材料处于低环地轨道的空间环境中时,将经受环境温度剧烈变化的影响。因此,要顺利完成既定任务,就要在温度变化的过程中保持结构尺寸的稳定性。热膨胀系数(CTE)可以很好地反映结构尺寸的稳定性,在执行任务的过程中须实时监测其变化情况。实验中,由两个光纤Bragg光栅(FBG)构成的差动式结构被用作传感头来同时测量温度和热应变,从而获得CTE的变化。在热真空腔中模拟包括高真空度、紫外和温度周期性变化的低环地轨道环境,在温度周期性变化的过程中,材料发生老化,实时监测横向CTE的变化,可以发现,在1000个温度变化周期中,CTE没有突变,整个测试过程中,CTE略有变小。从实验结果中,可以得出,FBG传感器可成功埋入合成物结构中实现温度和应变的同时测量,从而实现在飞行物长期执行任务的过程中的健康状况监测。     

基于光纤光栅的简支矩形板挠度和应变测量方法

提出一种利用光纤光栅传感器测量简支矩形薄板在横向载荷下挠度和应变分布的一种方法.通过在薄板4个不同位置各埋设1根光纤光栅,利用基于可调谐激光原理的光纤光栅传感解调系统检测出应变信息,并结合简支矩形板纳维叶解的前4项计算出决定挠度和应变的必要参数,最终代入矩形板各位置的坐标值即可获得矩形板各点的挠度和应变值.实验采用集中应力的方式对矩形板进行了载荷实验,实验结果与理论模拟相符,证实了该方法的可行性.     

一种新颖的光纤Bragg光栅小电流传感器设计

利用光纤Bragg光栅的应变传感原理设计了一种新颖小电流传感器,通过检测光栅反射峰峰值波长的位移来实现小电流的检测.实验结果表明,室温下检测电流在10 mA～10 A范围内时,传感曲线具有良好的线性,且测量值与理论值较吻合.与微弯效应光纤电流传感器相比,该方案具有更好的稳定性和较高的精度.     

一种封装的光纤Bragg光栅应变传感器

采用不锈钢管对光纤布喇格(Bragg)光栅进行封装,封装后的光纤光栅作为应变传感器,灵敏系数为1.19pm/με,Bragg中心反射波长与应变呈良好的线性关系。传感器能够与被测结构紧密结合,保证应变的有效传递,便于安装,适于实际工程中的应用。