应用于光纤传感网络的热电发生器设计与研究

研制并测试了用于光纤海底地震传感网络节点的热电能量收集系统。基于碲化铋热电材料,制作了用于光纤传感器的热电发生器(TEG),建立了热电模型并进行了验证。提出了一种将TEG输出的能量收集并利用的能量管理电路。详细介绍了该系统的设计思想、电路原理图和模拟水下环境实验。实验数据表明:所制作的TEG能够以2.67%的效率将热能直接转换成电能,设计的能量管理电路能够以23.09%的效率将电能收集并利用。该研究结果对延长光纤海底节点工作时间、增加系统可靠性有重要意义。

一种温度自补偿的高灵敏度FBG双向倾角传感器

为实现对高铁站房空间网架结构变形的监测,并针对光纤布拉格光栅(FBG)对应钛合金TA2杨氏模量较小等材料特性,本文首次设计了一种圆弧铰链式FBG双向倾角传感器,同时在此基础上进行了理论分析、有限元模拟和传感器性能试验。并进行了结果对比与误差分析。该传感器的敏感结构是双轴圆弧铰链,通过将预拉伸后的FBG粘贴在与圆弧铰链相连的上下基座的导纤槽,实现对被监测对象的倾斜角度双向监测。实验结果表明,该FBG双向倾角传感器的灵敏度为168.43 pm/deg,有效监测范围为±15°,在监测范围内线性相关度可达0.999 9,同时消除了温度影响,适用于温度变化较大且精度要求较高的工作环境,特别是高铁站房顶部网架结构变形的实时监测。