基于光纤光栅的GIS导体温度巡检方法与装置

针对GIS设备导体温度监测和回路过热性故障预防,在分析光纤光栅测温原理和成像解调技术的基础上,提出了一种基于光纤光栅温度传感网络的GIS导体温度巡检方案。通过现场温升试验建立了GIS导体温度测量模型并根据相关标准制定了GIS导体温度过热性故障判据。研制了可应用于不同GIS母线温度测量的便携式巡检装置,设计了温度巡检装置的硬件系统和软件系统。现场实验表明该设备工作稳定,测温精度高,对于保障GIS设备的安全稳定运行具有现实意义。     

光纤传感器在飞行器结构健康监测中的应用

环境氛围对再生光纤光栅的温度特性有直接影响,文中将不同的环境氛围引入高温再生光纤光栅的制作过程,分析了850 ℃高温退火温度下光栅中心波长随时间的演化规律,获取了种子光栅擦除与再生光栅的生长特点。以紫外激光刻写的光纤光栅作为种子光栅,光纤涂覆层为聚酰亚胺,对比分析空气和氮气作为环境氛围的再生光纤光栅的性能。两种再生光纤光栅的反射率相差不大,然而在350~750 ℃升降温循环下,氮气环境氛围下的再生光纤光栅具有较好的温度稳定性,在700 ℃时其测温精度可达±2.9 ℃。氮气环境氛围条件下制备的再生光纤光栅有助于提升其稳定性及测量精度,在高温测量领域具有潜在的应用前景。     

基于调谐滤波技术的光纤光栅传感解调系统

基于光纤光栅调谐技术,提出了动态滤波扫描、时域同步处理的新型波长检测方案。采用执行机构与监测单元相分离的光纤光栅调谐装置,运用同步滤波和处理的方法,并利用微机多通道采集技术实现了低成本、高精度的光纤光栅传感解调系统,测试表明该系统的波长分辨率为3pm,应变测量分辨率为2．55μ,扫描时间小于200ms,波长检测范围可达9．16nm。     

基于数据模板匹配算法的FBG冲击定位系统

利用光纤Bragg光栅(FBG)构建传感网络,结合其频谱特性和数据模板匹配处理方法,对碳纤维复合材料(CFRP)板低速冲击区域定位进行了研究。对同一测点进行等能量两次冲击,结果表明,同一测点的两次冲击信号幅频特性之间具有高度相似度。改变冲击位置,观测冲击位置与信号特征之间的关系。依据冲击信号幅频特性,构建低速冲击数据模板库。采用数据模板匹配算法,寻找最大相似度,实现冲击位置识别。实验结果表明,在500mm×500mm×2mm的CFRP板上对任意10个待测点进行低速冲击试验,均实现了准确定位,区域定位精度为80mm×80mm。研究结果为CFRP板的冲击定位检测提供了一种可靠的方法。     

应力双折射对FBG传感器压力传感特性的影响

针对光纤布喇格光栅(FBG)发生弯曲应变实现压力(应力)传感检测的实际情况,对FBG与衬底材料全粘附和两点粘附耦合对压力传感特性影响进行了对比实验研究。结果表明,全粘附耦合会对传感器输入与输出响应特性产生较大的非线性影响,这种非线性影响主要来源于应力双折射、应力梯度等引起的谱展宽干扰。由实验结果得出,在压力为0～4N测量范围内,采用全粘附耦合引起的FBG反射光谱的展宽约为0．28nm;采用两点粘附耦合后,谱宽不随压力而变,而线性度较之全粘贴耦合时提高了1．89％。     

FBG反射谱数据滑动相关滤波算法设计与实现

针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）上实现算法加速设计。该算法根据 FBG 半峰全宽确定高斯函数二阶导数的标准差,用函数的负数作为滤波模板权重,通过滑动数据窗口进行反射谱数据与滤波模板的相关计算,从而实现滤波操作。使用该算法处理含高斯噪声、坏点和基线的仿真数据,验证了该方法对多种异常反射谱数据处理的有效性,并与其他下位机滤波算法进行对比分析,该算法能较好地保留原始数据特征,有较好的鲁棒性,信噪比最高提升 28.23 dB,中心波长平均偏差和偏差标准差最小,分别为 1.712 pm 和 2.996 pm。同时在 FPGA 片上平台实现了该算法,采用循环队列策略设计存储器,提高了存储器使用率,降低了资源消耗。实验表明,该算法可以有效校正多种异常 FBG 反射谱,在 100 MHz 系统时钟下处理一个反射谱数据所需时间仅 5.09 μs,易于实现工程化应用,克服了下位机现有滤波算法对 FBG 反射谱中坏点、基线抑制作用较差和滤波后信号变形的问题,实现了 FBG 反射谱滑动相关滤波算法的加速设计。     

布喇格光栅在温度测量中的应用􀀁

本文阐述布各光栅测温的新应用。将金属的热膨胀效应和布各光栅的弹光效应结合应用,以提高布喇格光栅测温的灵敏度和测量范围,设计出实用传感器并给出实验图表。     

基于光纤布拉格光栅的压力蒸汽灭菌器气体质量监测

基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的灭菌全过程物理参数实时动态监测系统,提出基于聚酰亚胺涂覆的FBG(Polyimide-Coated FBG,PI-FBG)对灭菌器气体的质量进行监测,研究其可行性和监测方法.评估PI-FBG的温度稳定性及温度灵敏度,通过考查合格灭菌器排气期和干燥期传...     

AlGaAs／AlAs体系DBR的MOCVD生长及表征

设计并利用MOCVD在（311）GaAs衬底上生长了12．5个周期的Al0．6Ga0．4As／AlAs黄绿光分布式Bragg反射（DBR）体系，测量了白光反光谱及其外延片峰值波长分布，反射率90％以上，波长不均匀性在1．0％以下；利用了X射线双晶衍射对其进行结构表征，580nm波长DBR结构周期为84．5nm。     

用CR－39固体径迹探测器测定重带电粒子的Bragg峰位

采用ＣＲ－３９固体径迹探测器,根据辐射损伤密度沿粒子的径迹分布规律,测定了经３、４ｃｍ空气降能和φ１ｍｍ孔准直的α粒子（５．１５ＭｅＶ）的Ｂｒａｇｇ峰位。对于通过３ｃｍ空气后能量降至～１２ＭｅＶ的α粒子,在ＣＲ－３９中的Ｂｒａｇｇ峰位大约在７μｍ深度处,理论计算值在６．１４μｍ,实验值与理论值符合得较好。