差动式光纤光栅位移计及其温度特性的研究

基于拉伸弹簧和悬臂梁组成一复合结构实现了光纤光栅(FBG)位移传感器的差动式测量,研究表明:传感器位移分辨率为0.05%,重复性为0.183%,回程误差为0.134%,线性误差为0.14%,基本误差为±0.326%;以20℃为基准,在(-30— 100℃),温度引起的零点漂移不超过满量程的2.86%;随着试验温度范围减小至传感器日常使用范围(-20— 60℃),零点温度漂移也减小至满量程的0.7%,传感器温度特性完全满足需求。最后,给出了传感器温度特性不一致的主要原因以及进一步改善传感器位移传感特性和热稳定性的方法,并指出改变悬臂梁和拉伸弹簧的几何尺寸就可实现不同量程、不同位移分辨力的测量。     

带温度补偿基于薄壁圆筒结构的光纤光栅压力传感器

阐述了一种带温度补偿、基于薄壁圆筒结构的高量程光纤光栅（FBG）压力传感器.薄壁圆筒直接作为弹性体,在压力作用下产生轴向位移来拉动压力敏感光纤以实现压力传感;通过被动温度补偿和残留温度效应主动实时修正来共同消除薄壁圆筒和压力敏感FBG的温度漂移;同时,对带温度补偿的FBG压力传感器的温度稳定性进行了讨论,给出了理想情况下该系统可达到的最优温度稳定性及决定因素.研究结果表明：基于30CrMiSiA材料管道结构的FBG压力传感器可以进行压力传感,其重复性为0.505 2%;回程误差为4.006%;线性度为0.285 5%;传感器精度为±2.639 8%;基于温度补偿进行温度去敏也有很好的效果,在-30～100℃范围内,该系统的温度稳定性因子为9.079 6%;随着实验温度范围减小至0～60℃,系统温度稳定性因子也减小至4.0%.     

基于温度补偿方法去敏的新型光纤光栅压力传感器

本文阐述了一种带温度补偿、基于平面薄板结构的新型光纤光栅压力传感器.作为弹性体的压力敏感薄板,其硬心通过一L型刚性位移传递机构拉动压力敏感FBG;温度去敏通过被动温度补偿和残留温度效应实时修正来解决.传感器性能指标测试如下:重复性0.066%FS,回程误差0.846%FS,线性度0.102%FS,传感器精度±0.591%FS;在-30℃到+80℃范围内,传感器零点漂移为+1.720 8%FS,灵敏度漂移为+0.010 4%FS,传感器温漂为+1.731 2%FS.     

非接触磁耦合光纤光栅位移传感器

研发了一种基于光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating,FBG）技术的非接触磁耦合位移传感器．两块扁圆柱型硬磁铁通过软铁连接起来,形成一U型传感探头．该U型探头与被测物形成一闭合磁路,实现间隙与磁耦合力的转换,再通过一平面薄板结构将磁耦合力转变为光纤FBG的轴向应变．通过理论和实验详细地分析研究了上述两个关键技术环节．研究表明：该非接触位移传感器为一非线性传感器,非线性主要是由于磁耦合力与间隙的平方成反比这一传感器固有特性以及漏磁,特别是漏磁随间隙增加而变大造成的该非线性传感器的数据处理结果为：随机不确定度为0．23％;回程误差为0．376％;传感器综合误差为±0.606％