一种基于等强度梁的光纤光栅高频振动传感器

以光纤光栅为敏感元件,设计了一种基于钢制等强度悬臂梁结构的高频振动传感器,该传感器由光纤光栅粘贴于等强度悬臂梁的表面而实现。运用材料力学原理对该等强度悬臂梁的共振频率和应变特性进行了推导。采用匹配滤波法解调光信号,并进行了传感探头优化设计,使该传感器实现了温度补偿。在不同环境温度下对任意频率的振动进行了测量实验,结果表明这种振动传感器可以实现高频振动信号的检测,实际上限频率达6kHz,测量频率误差小于0.5%,能够实现温度补偿,且集成度高,结构轻便,具有广阔的实用前景。

Y型熔锥光纤耦合器的应变响应

本文对已广泛应用于光纤通信或作为光纤传感系统中处理元件的 Y型单模熔锥光纤耦合器对应变的响应进行了研究 .在悬臂梁上进行的应变实验表明 ,该型耦合器的耦合比不但对应变敏感 ,而且有单调性 .其中 ,值得注意的是

光纤Bragg光栅温度与应力的测量分析

采用了一种基于等强度悬臂梁的双光纤栅组合法,实现温度与应力的同时测量。选用同一批次生产的参数一致的两根光纤Bragg光栅,将其分别粘贴在等强度梁的上下表面,通过梁上下光栅所受的应力大小相等而方向相反,产生两个反射峰来实现温度与应力的同时测量。通过实验测得光栅温度灵敏度系数为0.1346 nm/℃,梁上下光栅误差仅为0.0001 nm/℃;应力灵敏度系数分别为0.4085nm/N,-0.4089nm/N,误差也仅为0.0004 nm/N。实验结果表明该方法切实可行,制作工艺简单,克服了传统双光栅组合法难以保证测量位置准确性的缺点。

高温光纤布拉格光栅“T”型应变片技术研究

设计了一种适于300℃高温环境下应变检测的光纤布拉格光栅应变片,该光纤光栅应变片采用"T"型结构,适用于二维表面高温应变检测。光栅应变片选用三只聚酰亚胺涂覆层光纤布拉格光栅和高温恒弹合金基底,经高温粘接工艺进行封装。对制取的高温光纤布拉格光栅进行了8 h高温煺火性能测试,证实了其高温环境下工作的适用性。采用等强度悬臂梁方法,对封装的高温光纤光栅应变片进行了高温性能和应变性能测试,得到了光纤光栅"T"型应变片对温度和应变的灵敏度,验证了高温光纤光栅应变片的工作性能。

悬臂梁中对布拉格光栅应变传感的温度补偿研究

本文首先分析了光纤布拉格光栅传感的基本原理和布拉格光栅波长变化与环境温度和应变的相关方程,然后基于等强度悬臂梁设计了一个简单有效的消除温度影响的应变测量方法。最后,在温度范围为0～60℃之间进行了应变的测试,实验结果表明测量误差为8.32με。

气体压力式FBG温度传感器设计

针对基于电信号传输的温度传感器难以在石油、化工、变电站等高危环境中做检测的问题,设计了气体压力式光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器。采用气体压力式结构,在等强度悬臂梁上下表面的中心轴线上各粘贴一只具有相同敏感系数的FBG,分析了该温度传感器的工作原理,建立了其理论数学模型,并组装了传感器。通过对设计的气体压力式FBG温度传感器进行升降温实验测试,得到传感器的静态性能特性:传感器的线性度为3.59%FS,升温过程中灵敏度为10.14 pm/℃,降温过程中灵敏度为9.99 pm/℃。

一种用于低频测量的光纤光栅振动传感器

利用光纤光栅敏感技术,设计了一种用于低频测量的光纤光栅振动传感器.该传感器采用了等强度悬臂梁作为振动传感元件,并在等强度悬臂梁的上下双面优化布置性能匹配的两个光纤光栅,一个为振动敏感测量光栅,另一个为信号匹配滤波解调光栅.该结构设计可以补偿温度的不利影响,同时也提高了传感器信号检测的灵敏度.实测结果表明,该传感器可以用于25 Hz以下的低频目标的振动测量.

基于光纤光栅的海水剪切流速传感器

设计了一种基于光纤光栅的新型剪切流传感器,主要包括光纤光栅压力传感机构和翼型探针。湍流对翼型探针产生力的作用,探针将受力传递给等强度悬臂梁使其产生变形,从而使粘贴在悬臂梁两侧的光纤光栅中心波长改变。通过测量两个光纤光栅中心波长改变量的差值,得到湍流的横向脉动速度。双光纤光栅的设计有效消除了温度的影响,解决了光纤光栅的交叉敏感问题。该传感器的空间分辨率为2 cm,采用ANSYS软件对传感器内部结构进行模态分析,得到空气中固有频率为344.26 Hz。经测试传感器灵敏度为。实验表明,传感器能够实现对湍流脉动的响应,实验与理论符合较好,且结构简单,抗电磁干扰,在海洋复杂电磁环境下的湍流测量领域,具有一定的应用前景。

布拉格光栅传感器校准系统开发与测试

光栅传感器受工艺与材质误差干扰,测量结果易出现偏移现象,进行传感特性准确校准已经成为光栅传感器精确检测应用的重点.围绕布拉格光栅传感器校准系统开发展开研究,完成了敏感模块的开发与性能分析,构建了传感器校准系统;通过布拉格光栅传感器性能测试实验,验证了校准系统的可行性.结果表明,该校准装置灵敏度可达2.844×10^(-7),重复性9.89%,可以满足传感器校准应用需求.