基于F-P标准具和Music算法的FBG动态应变传感系统

提出了基于可调光纤环形激光器结构,并采用F-P标准具解调的光纤布拉格光栅(FBG)动态应变传感系统,具有高达60 dB的光学信噪比.F-P标准具用来作为一个边缘滤波器探测FBG波长的漂移,这样的解调方式具有稳定性高的优点.为了提高动态应变测量系统的分辨率,采用了Music算法进行频谱分析.实验结果显示,在700Hz时的动态应变分辨率达到了0.1με/Hz~(1/2),是传统FFT算法的10倍.     

新型分布式布喇格光纤光栅传感系统的研究

提出了一种新型分布式布喇格光纤光栅(FBG)传感系统.为了满足一个大型工程同时监测上百个不同位置的要求,将这一百个点分成若干组,每组构成一个小区域,每个小区域由四个波长相同的光栅组成,这样就满足了在一条光纤上刻一百个光栅的要求.当某点温度发生变化时,该区域的最高温度可测得;若此最高温度超过警戒温度,则系统发出报警信号,进而对这个小区域进行整体降温处理.在理论分析的基础上,对多组不同波长的光纤光栅进行了温控对比实验,在10～110℃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.实验表明该系统具有精度高、适用于分布式多点测量的特点.     

基于FBG传感器的分复用技术

光纤布拉格光栅是近几年来光纤传感领域的研究热点,而基于它的分复用技术则是实现多点测量和准分布式传感的关键技术之一。纵观近十年该领域的研究成果,分类讲述了各种复用技术在FBG传感方面的应用,包括波分复用、时分复用、频分复用和其他复用技术的工作原理、特点和性能,最后加以比较和讨论。     

基于光纤布拉格光栅的复合材料振动性能研究与损伤监测

采用光纤布拉格光栅(FBG)对碳纤维增强复合材料(CFRP)的振动性能和损伤类型进行研究。采用落球击打碳纤维增强复合材料悬臂梁自由端,使复合材料悬臂梁产生谐振。通过测量复合材料悬臂梁的谐振频率,计算其阻尼损耗因子,得到无损伤碳纤维复合材料的振动性能。在此基础上,对碳纤维增强复合材料人为引入损伤,利用FBG测量其损伤状态下的谐振频率,依据谐振频率分析判断损伤类型。研究结果可对碳纤维增强复合材料的振动性能研究和损伤监测提供参考。     

碳纤维复合材料矩形截面管抗弯性能研究

针对碳纤维复合材料矩形截面管的抗弯性能,设计了五种不同铺层方案的矩形截面管。应用有限元软件Abaqus对其三点弯曲进行了仿真分析;并通过粘贴光栅光纤传感器,应用万能试验机对实验件进行了三点弯曲实验。分别获得了仿真和实验相应载荷下矩形截面管下表面中间位置的应变值,进行一次拟合后获得相应的载荷-应变曲线,从而得出仿真和实验抗弯刚度值EI。通过对比,两者的结果具有很好的一致性。结果表明:0°比例越高,抗弯性能越好。     

基于光频域反射的总线型拓扑结构FBG传感网络

为了提高光纤光栅(FBG)传感系统的传感容量以及传感器的实际工程生存能力和后期可维护性,提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的总线型拓扑结构的FBG传感系统。利用OFDR技术,采用相同波长的FBG传感器,克服了光源带宽对系统传感容量的限制,极大提高了系统的传感器复用能力和空间分辨率。与传统的采用弱反射率FBG串联组网相比,本文系统采用强反射率FBG和光分路器实现总线型拓扑结构,在提高传感器的生存能力的同时,克服了串接式FBG传感网络中存在的多重反射和光谱阴影对测量精度的影响。温度实验表明,系统的波长重复性为±4pm。     

光纤光栅传感系统信号解调新技术研究

信号解调是光纤光栅传感系统实用化所面临的最大难题,其核心问题在于设计高分辨率、低成本的波长检测方案。总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,对常用解调方法进行了分类和归纳。目前报道的主要解调方法是滤波法、干涉法和可调光源扫描法。针对不同的解调方法,重点介绍了它们的工作原理及性能特点,评价了其优缺点,并分别给出了它们的实验原理图。对目前最有应用前景的可调谐F-P滤波法进行了详细的介绍和分析,并加入了对原有方案的改进,用气体吸收池代替原来的参考光栅。     

光纤布喇格光栅铅酸蓄电池容量检测传感器研究

根据光纤布喇格光栅(FBG)折射率传感原理,提出使用腐蚀的FBG制作成的相移光栅折射率传感器测量铅酸蓄电池剩余容量的方案.将电解液的折射率变化与电解液浓度测量联系起来,而电解液浓度又与铅酸蓄电池容量有一一对应的函数关系,从而通过测量铅酸蓄电池电解液浓度就可知蓄电池的容量状态.此法能很好地实现铅酸蓄电池容量的在线测量.该传感器具有测量准确,反应灵敏,使用寿命长等优点.     

基于FBG传感器的架空输电线覆冰监测方案的设计与实验

提出了一种基于光纤Bragg光栅(FBG)传感器的架空输电线路覆冰厚度监测方案,并进行了仿真分析和实验验证.利用覆冰后输电线路的形变牵引FBG应变传感器,综合考虑FBG的应变量、实时气候条件等多种因素,得出输电线路的覆冰厚度.实验结果表明,方案能监测到30 nm覆冰厚度,测量精度和灵敏度达到1 mm覆冰厚度,有效监测距...     

光纤光栅传感信号解调关键硬件电路的实验研究

基于可调谐光纤Fabry-Perot(TF F-P)滤波扫描传感光纤布拉格光栅(FBG)的反射峰的原理,针对多次实验结果,设计了构成光纤光栅信号解调稳定性所需的关键电路系统.实验结果表明,硬件优化后的解调系统与光谱仪和万用表测量的数据相比较达到了预期的目标.经过标定后的系统分辨率可达1 pm,动态测量范围可达50 nm.