FBG分布式非均匀应变重构准确度分析研究

以剥层算法为基础,分别从非均匀解调应变大小、重构算法的特征参量以及光栅初始结构参量等对光纤布喇格光栅应变重构准确度的影响进行相关研究分析.结果表明：工作长度为5~30mm的光纤布喇格光栅最佳应变解调在3 000με以内,在该应变解调范围内,保持光栅剥层的分层长度为0.1mm左右时,应变重构准确度和效率较优,折射率调制幅度越小,应变重构误差越小;同时,对于非均匀应变检测使用的强光栅,折射率调制幅度约为0.000 12时,应变检测结果最好.本文的研究结果对提高非均匀应变的重构准确度具有重要的指导意义.

改进剥层法实现FBG非均匀应变传感解调

剥层法是重构光纤Bragg光栅(FBG)参数的常用方法 ,利用剥层法可以解调FBG非均匀应变。常规剥层法获得的FBG复耦合系数存在误差,为提高非均匀应变解调精度,提出基于剥层法的复耦合系数幅值修正改进方法。新方法在剥层求解当前层复耦合系数后,保留耦合系数相位,对耦合系数幅值进行修正,构成新的复耦合系数用于下一层反射谱的剥层求解。给出了改进算法求解非均匀应变的详细步骤和过程,并进行了仿真实验研究。利用传输矩阵法模拟仿真无应变、应变线性增大、应变线性减小以及二次曲线应变下的FBG反射谱,分别使用常规方法和改进的方法对各反射谱进行应变解调。结果表明:改进的方法获得的应变结果与理论应变有更高的一致性;不同理论应变下,改进的方法获得应变最大误差均值约为原始方法的1/5,均方根误差的均值约为原始方法的1/7,改进的方法解调误差远小于原始方法。

用于FBG检测的OLCR系统实用化技术

光纤布拉格光栅(FBG)反射谱特性的变化是传感检测的关键,光学低相干反射(OLCR)技术是获得FBG反射谱特性的重要方法。构建了一套基于Michelson干涉光路结构的OLCR-FBG检测系统,给出了系统工作原理和实现方式,研究中提出系统实现的关键是干涉微弱信号采集、均匀分布采样、离散数据处理过程。实验测试了非平衡探测结构和平衡探测结构的系统信号,普通电动平移台驱动和高精度气浮平移台驱动的系统信号。实验结果表明,平衡探测结构提高了微弱干涉信号信噪比;低振动噪声的气浮平移台能实现均匀分布采样,避免反射谱被淹没;通过数据处理,能从干涉信号快速解调出FBG反射光谱,其Bragg波长重复性达到4 pm。

新型膜式燃气表阀件密封性检测仪

膜式燃气表阀件的微观形貌影响工作面之间的配合,从而影响阀件密封性。设计基于表面形貌参数评定方法的燃气表阀件密封性检测仪,主要由计算机、激光测距传感器、运动控制箱、XY运动平台、Z轴升降支架、工作台组成。检测时,被测阀件放置在XY运动平台上,计算机设定XY运动平台轨迹,被测阀件跟随运动,同时采集运动过程中被测面高度变化数据,通过软件处理,实现微观形貌的检测。试验表明,系统操作简易、运行流畅,二维评定合格率达到85%,三维评定合格率达到100%,最短评定时间为10 s。系统依据阀件进行阈值设定,适用于多种类型阀件,同时具有表面形貌图形显示、报表打印等功能。

OLCR系统中滤除衰减直流分量的BD结构设计

设计了由环形器、耦合器、衰减器和平衡探测器组成的平衡探测(BD)结构的OLCR系统,分析了衰减直流分量产生的原因以及耦合器相位特性在BD结构中的作用。对参考臂中光耦合效率与反射镜角度和位置关系进行了仿真,结果表明耦合效率主要受反射镜偏转角度影响。实验测试了非平衡和平衡结构下参考臂的输出光功率,对噪声的均方根值和信噪比进行了分析,同时还测试分析了两种结构下的干涉信号。实验结果表明,OLCR系统的BD结构在滤除衰减直流分量的同时还能抑制噪声信号和放大交流分量,结构简单有效。

基于调用DLL的LabVIEW气阀配合面形貌测量系统

气阀是燃气表的核心部件,气阀配合面三维形貌与燃气表密封性有重要关系。借助高精度二维定位平台与立柱支架,采用二维激光扫描的方式,在LabVIEW软件编程环境下调用动态链接库,实现了二维定位平台和立柱支架的平稳升降的控制,以及2D激光位移传感器的轮廓数据采集;实现了气阀配合面的二维与三维表面粗糙度参数的评定。结果表明,气阀密封性合格与否的二维与三维阈值分别为1.3mm和1.6mm,三维阈值判断比二维阈值判断更具全局性和准确性。通过测量气阀配合面三维形貌,可更加准确地判断其密封性合格与否,对工业零部件密封性检测具有一定的指导作用。