具有温度自补偿功能的光纤光栅传感器结构研制

长周期光纤光栅在拉紧的状态下粘贴在材料为铜和树脂玻璃的衬底材料上,利用材料受热膨胀引起的应变变化原理补偿温度漂移,设计了一种无源温度补偿技术。结果表明,未补偿的光纤光栅的温度灵敏度为118pm/℃左右,安装在铜制衬底上时为78pm/℃左右,而安装在树脂玻璃衬底时光纤光栅透射光谱的波形将发生改变。试验证明选择合适衬底材料可改善长周期光纤光栅波长的温度稳定性,该技术可运用于船舶进行关键参数的工程测量。     

用于机载环境的光纤光栅压力传感器的研究

本文从理论上分析了光纤光栅的压力传感特性,提出了一种基于自由弹性变形体的光纤光栅压力传感器结构用于测量机载条件下的压力。对设计的传感器结构进行实验,压力传感器的灵敏度系数为25.1pm/MPa,而通过理论计算,压力传感器的灵敏度系数为25.9pm/MPa,相对误差仅为3%,同时它可以实现温度补偿。这种传感器适合机载条件下的压力测量。     

船用光纤光栅应变传感器温度补偿技术

为了使基于光纤光栅的船舶结构安全监测系统的测量结果更加准确，设计试验装置，定量研究预拉伸值、封装形式和封装基底等因素对光纤光栅（FBG）传感器温度灵敏度的影响；测试多个型号的光纤光栅传感器进行验证，并为船用光纤光栅应变传感器设计温度补偿传感器。研究结果表明：预拉状态和封装基底材料是影响光纤光栅传感器温度灵敏度的主要因素，使用与被补偿传感器一致的基底材料和封装工艺制作温度补偿传感器能够达到理想的效果。此外，研究中还给出了光纤光栅温度补偿传感器选择、设计的基本原则和方法。     

海底管道振动监测光纤光栅加速度传感器的研发

利用光纤光栅(FBG)作为基本传感元件,设计制作了一种基于等强度悬臂梁结构的新型光纤光栅加速度传感器,测量范围+/-2g,灵敏度540pm/g,测量频率范围0~18Hz。该加速度传感器具有良好的稳定性和较高的分辨率,抗横向干扰能力强,适合海洋平台、海底输油管道等大型油气工程结构的加速度测量和长期监测。     

一种光纤光栅架空输电导线拉力传感器

本文针对目前我国架空输电导线缺乏有效的测力仪器设备的现状,提出并实验验证了一种光纤光栅架空输电导线拉力传感器及其在远距离输电导线拉力监测领域中应用的可行性与优越性。实验结果表明其量程为0KN～300KN,拉力灵敏系数为0.1488KN/pm,并且光纤光栅的中心反射波长移动量与施加给拉力传感器两端的拉力成良好的线性关系。     

基于光纤光栅应变传感器的液压驱动绞车缆绳张力监测

基于安装在绞车刹车带上的光纤光栅应变传感器,对液压驱动绞车马达进行加载,试验得出光纤光栅应变传感器的应变差与液压马达压差之间的数学关系.试验结果表明:光纤光栅应变传感器的应变差与液压马达压差呈现线性关系.该结论可应用于各类液压驱动绞车缆绳张力的监测.     

光线光栅传感技术在板桩码头教学模型的监测位置选择与实施

码头全寿命周期中的监测数据对研究码头的受力状态和结构特点有着重要意义。本文以巴基斯坦某军事造船厂码头为原型建立缩尺比码头教学模型,根据板桩码头结构运营荷载分布规律,设计埋设光纤光栅传感器,研究了光纤布拉格光栅(光纤光栅)传感器在板桩码头上的安装工艺和保护措施,通过模型试验观测结构应变状态。研究成果可为沿海板桩码头的结构健康监测系统建设方案提供参考。     

光纤光栅传感器在桥梁预应力监测中的应用研究

概述了光纤光栅传感器的基本原理及特点,重点阐述了在桥梁预应力监测中光纤光栅传感器和电阻应变片的对比实验研究,实验结果表明光纤光栅应变传感器相对于电测系统传感器具有精度高,抗干扰能力强,长期稳定性高等特点,能够实现对工程结构的实时在线监测.     

复合材料加筋板的光纤光栅测试与分析

设计材料用量相同的复合材料帽形加筋板和T形加筋板,基于2种结构的应变规律理论分析和有限元应变计算结果,提出在筋内部铺设光纤光栅的方案,并制作试验模型进行应变试验测试。将理论应变分布规律、有限元应变计算结果、电阻式应变片测试结果和光纤光栅应变测试结果进行对比分析,结果表明,光纤光栅应变测试结果的线性度要优于应变片。对于帽形加筋板和T形加筋板,光栅的单向应变测试结果与有限元计算结果的误差分别为6%和4%,剪切应变误差均为23%,且上述误差均小于应变片测试结果与有限元计算结果间的误差。     

光纤光栅传感测量中交叉敏感问题及解决方案

目前已有的基于光栅Bragg光栅的各种传感器,基本上都是直接或间接的利用应变和温度改变光纤的中心波长,以达到测试所需被测量的目的。但是中心波长不仅会随测试点的应变发生改变,还会随着环境温度的波动而发生变化,即存在温度和应变交叉敏感的问题。解决温度、应变交叉敏感问题即实现温度和应变的分离检测是光纤Bragg光栅应变传感器得到实际应用的重要前提[1]。文章从理论上分析了引起交叉敏感的物理机制,较为全面地介绍了几种主要的解决方案,并对其主要特点进行了简单的分析。     

舰船高速网络通信系统中的光纤光栅测试系统噪声优化技术

光纤光栅具有耐腐蚀、灵敏度高、抗干扰能力强等优点,是目前应用潜力最大的无源光纤器件,在高速通信领域有广泛应用。目前,新型舰船的高速网络通信系统大范围使用光纤光栅作为传感器系统和数据传输介质。本文详细介绍了舰船用光纤光栅传感器的原理与结构,建立了光纤光栅测试系统的发射波模型,并研究了舰船高速网络通信系统的噪声优化问题。     

FBG光纤光栅的原理和应用

简要介绍了FBG光纤光栅通过测量波长的漂移实现对被测量的检测原理及抗干扰能力强且易于在同一根光纤内集成多个传感器复用;以及FBG光纤光栅在高精度测温、高分辨率应变测量液、位测量领域的应用。     

基于光纤光栅的扭矩传感器

为了实现恶劣条件下对扭矩的精确稳定测量,设计并实现了一种新型的基于光纤光栅的扭矩传感器。为克服扭矩测量系统易受外界影响的缺点,设计了光纤光栅全桥光路,实现了温度和弯矩的自动补偿。通过扭矩标准装置加载试验和水下环境加载试验分别测试了其测量精确度以及水下工作性能。结果表明,该光纤光栅扭矩传感器的最大非线性误差、重复性以及水下工作稳定性均达到0.1%以内,说明该传感器不但具有良好的测量精度,而且能够在船用环境等恶劣扭矩测量条件下较好地工作。研究结果为船用环境中扭矩测量的研究与应用提供了重要参考。     

基于布里渊散射的光纤分布传感系统性能分析

在各种分布式光纤传感技术中,基于布里渊散射的分布传感技术在测量精度、测量范围以及空间分辨率上独具优势.本文简述了基于布里渊散射的分布传感原理,并给出了一种相干检测BOTDR传感实验系统;阐述了该系统工作流程,对其空间分辨率、SNR、应变/温度分辨率和时间分辨率等参数进行了分析.分析结果表明,在空间分辨率一定时,SNR与应变/温度分辨率、SNR与时间分辨率之间存在相互制约关系,在系统设计和实验中要权衡利弊,达到最优.     

基于光电探测器阵列的光纤布拉格光栅传感系统解调方法

比较通用线阵CCD,光电二极管阵列(PDA),CMOS成像传感器和InGaAs成像传感器的原理、特点和性能,提出基于InGaAs成像传感器的光纤光栅传感解调方法,并设计基于线阵InGaAs成像传感器的光纤光栅传感解调系统,利用该系统对应力和温度变化进行传感测量实验,验证系统的实用性。基于线阵InGaAs成像传感器的解调系统不仅测量精度和分辨率很高,响应速度快,而且从根本上改变了传统光纤光栅传感解调系统结构尺寸,光纤光栅传感解调仪工程实用化奠定了基础,具有很好的应用前景。     

基于二次曲线修正的光纤光栅Bragg波长解调算法

光纤光栅反射波长即光纤光栅Bragg波长的解调技术是光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)实用化的关键技术。针对基于可调谐法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)滤波器的光纤光栅解调系统,在直线插值法的基础上,提出了二次曲线修正的光纤光栅Bragg波长解调算法,并做了实验研究,达到了提高光纤光栅Bragg波长解调精度的目的。     

光纤光栅传感器在舰船结构健康监测中的应用

光纤光栅传感器是一种新型传感器,相对传统的传感器具有体积小、灵敏度高、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰,能组建大规模准分布式传感网络等特点,近年来已成为结构健康检测领域中的研究热点。本文介绍光纤光栅传感器(FBG)的特点和工作原理,综述国内外光纤光栅传感器在舰船结构健康监测领域的研究现状,探讨基于光纤光栅传感器的舰船结构健康监测系统的组成和主要研究内容。     

FBG应变传感器在隧道长期健康监测中的应用

隧道结构长期运营安全监测需要采用长效性好的传感测试技术,近年发展起来的光纤光栅传感器是一种数字式的光纤传感技术,具有长期稳定性好、测量精度高和适宜远程监测等优点。将光纤光栅传感器应用于厦门翔安隧道结构健康监测系统,实现了对二次衬砌混凝土应变的长期监测。结果表明光纤光栅传感器测量数据稳定可靠,监测效果良好。     

基于光纤光栅应变传感器的潜艇结构监测系统

对潜艇结构的实时监测能有效预防事故的发生.对基于光纤光栅应变传感器的潜艇结构监测系统进行研究,对系统的设计、具体的设计方案及工程应用中的关键问题进行论述,并提出了解决方案.通过应变传感器网络测试实验,得到相应的激励信号和功率谱.     

基于FBG传感的水下潜器结构健康监测系统研究

依据水下潜器深潜期间耐压壳结构的强度保障需求,以光纤光栅(FBG)原理为基础,针对水下潜器耐压壳结构特点,对光纤光栅应变传感监测系统的基本构成和工作原理进行分析,具体给出各监测子系统功能作用和监测系统流程。通过理论计算及复杂应力区的有限元数值仿真模拟,为实现光纤光栅测点优化布设提供力学基础。