多通道光栅传感解调系统的信号同步分析

多通道光栅传感解调系统的解调精度和信号同步程度存在直接关联,为保证解调效果,研究多通道光栅传感解调系统的信号同步方法。基于多通道光栅传感解调系统的应用原理,确定解调过程中相邻光栅传输时延,导致反射光信号发生重叠,无法保证多通道信号同步;充分分析解调系统信号时延情况后,采用卡尔曼滤波方法,依据频率偏差补偿完成相位偏差补偿,实现多通道同步时间补偿,以此完成多通道光栅传感解调系统的信号同步。测试结果显示:采用研究方法进行多通道光栅传感解调系统信号同步后,时间同步偏差结果均低于0.15 ms;并且信号同步后解调系统的解调误码率均低于0.55%;解调后最大漂移结果为0.007 8 nm;可有效避免反射光信号发生重叠。

基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术的隧道安全综合监测系统研究(下)

为解决传统的隧道变形监测方法存在测量效率低、可视化和自动化程度不高、实时性差等问题,在介绍光纤光栅传感技术原理和混合固态三维激光雷达扫描技术原理的基础上,提出基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术相结合的隧道安全综合监测系统总体结构,分析设备配置和工作原理。以云南省某铁路隧道1个月的实际数据为例,分析隧道安全综合监测系统监测数据,结果表明:由混合固态三维激光雷达扫描仪得到的可视化三维点云数据,能够完整展示隧道全息变形情况;采用布拉格光纤光栅传感器,能够实时动态监测隧道截面位移变化情况。通过以上2种监测方法的“点面结合”,经过综合分析,认为该时间段内该隧道结构安全稳定。研究成果对于提高隧道变形监测的智能化及准确性具有重要参考价值和现实意义。

基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术的隧道安全综合监测系统研究(上)

为解决传统的隧道变形监测方法存在测量效率低、可视化和自动化程度不高、实时性差等问题,在介绍光纤光栅传感技术原理和混合固态三维激光雷达扫描技术原理的基础上,提出基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术相结合的隧道安全综合监测系统总体结构,分析设备配置和工作原理。以云南省某铁路隧道1个月的实际数据为例,分析隧道安全综合监测系统监测数据,结果表明:由混合固态三维激光雷达扫描仪得到的可视化三维点云数据,能够完整展示隧道全息变形情况;采用布拉格光纤光栅传感器,能够实时动态监测隧道截面位移变化情况。通过以上2种监测方法的“点面结合”,经过综合分析,认为该时间段内该隧道结构安全稳定。研究成果对于提高隧道变形监测的智能化及准确性具有重要参考价值和现实意义。

分布式光栅传感技术在边坡监测中的应用研究

稳定问题是边坡工程的重要问题,监测边坡的稳定性是评价边坡防护效果的重要依据。相比传统的监测手段,分布式光纤监测技术具有测量距离长、实时性及稳定性强等优点,在边坡监测中逐渐得到了广泛应用。基于布里渊散射效应的分布式光栅传感技术是一种新型光纤传感监测技术,文章着重介绍了其在边坡监测中的应用,旨在为边坡工程监测提供一定的参考。

光纤光栅传感技术在GFRP抗浮锚杆现场拉拔试验中的应用

光纤测试技术是将光纤布拉格光栅(FBG)传感器用光纤连成一串,通过构建多点光栅测试系统实现传感,它具有精度高、抗干扰能力强、空间分辨率高和连续数据采集等特点。将光纤光栅传感技术应用到原型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)抗浮锚杆受力测试中,同步测试了锚杆杆体-锚固体界面、锚固体-周围岩土体界面以及锚固体内的应变,实现GFRP抗浮锚杆多界面全长受力测试。测试结果表明,光纤光栅传感技术能准确记录拉拔过程中GFRP抗浮锚杆各界面的应变变化,揭示锚杆杆体-锚固体界面、锚固体内、锚固体-周围岩土体界面的轴向应力和剪应力分别随荷载水平和锚固深度变化的分布规律,但不同界面处荷载的传递深度和剪应力沿深度的影响范围有所差异。该测试技术和传感器埋设工艺有众多优势,在岩土工程科学研究与工程应用领域具有广阔的前景。

采用WDM技术的光纤Bragg光栅传感网络

采用绝对测量原理的波长调制技术 ,光纤Bragg光栅可组成并行、串行和阵列WDM拓扑结构 分析表明 ,光纤Bragg光栅网络的工作原理类似于一个多宽带平面镜 利用光谱仪可测量上述光纤Bragg光栅网络的反射谱 ,其中 ,光源是宽带为～ 4 0nm的掺饵光纤放大器 当网络中的光纤Bragg光栅受扰动后 ,受扰光栅的反射谱发生相应的变化 ,即Bragg波长发生相应的偏移 结果表明 ,当事先确定了光纤光栅的波长调制范围 ,反射的峰值波长能反应光纤光栅传感网络的信息 值得注意的是～ 3nm的波长调制范围可满足～ 10 0℃和～ 2 0 0 0

光纤光栅传感器的理论、设计及应用的最新进展

从单参数、多参数及分布式传感的角度,分析了各种光纤光栅传感器的理论及技术发展,详细阐述了光纤光栅敏化与封装技术,论述了光纤光栅传感器的设计方法和实现技术,介绍和评述了光纤光栅器及其传感网络系统应用的最新进展。

基于线阵InGaAs光电二极管阵列的光纤光栅传感解调

采用线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅并结合空分复用和波分复用技术,对光纤光栅传感进行解调.设计了基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅传感解调系统,通过系统测试和性能分析,该解调系统解调带宽42 nm,信噪比30 dB,波长偏移测量精确度±15 pm,功率测量精确度为±0 .3 dB.基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅解调系统不但尺寸小,功耗低,而且具有较高的解调速度.

光纤光栅传感技术在抗滑桩模型实验中的应用

光栅传感技术作为一种全新的测试技术,它具有很多优点。在抗滑桩模型实验测试中应用了该项技术。首先,将FBG传感器与电测传感器在抗滑桩上进行标定,得出两者的关系大致为1.143×10-6/nm;然后,将标定好的FBG传感器应用于模型实验测试中。通过实验测试不仅获得了抗滑桩在不同条件下的受力状态,而且,摸索到了光栅传感技术的一些使用经验和需要注意的事项,这些可为类似的测试所借鉴。

光纤光栅传感系统在打入桩中的埋设工艺试验研究

根据光纤Bragg光栅(FBG)传感系统应用于某工程混凝土管桩测试的现状,对该传感系统的抗击打性能进行了试验评价,发现法兰盘接头和附近的区域最易发生破坏,数据连接线也易损坏,而FBG传感器最不易破坏。根据以上试验结果,提出了相应的减振措施,采用粘扣、塑料管、麻绳等手段进行保护,并通过试验验证了此种保护措施的减振效果。

高灵敏度光纤光栅温度传感及其测试研究

本文报道了一种新颖的光纤光栅高灵敏度温度传感封装及一种高分辨率光纤光栅波长检测方法,波长变化分辨率可达0.002nm,应变分辨率为1.7με;光纤光栅增敏封装后温度灵敏性可提高7倍多,温度分辨率为0.03℃.

光纤光栅传感技术及其在石油工业中的应用

阐述了光纤光栅温度和应变传感的响应机理,对光纤光栅多参量区分测量技术和光纤光栅传感网络复用与解调技术进行了综合评述.结合光纤光栅传感技术的本质突出优势和石油工业特点,讨论了其在油气生产中温度和压力测量、测井技术、地震波检测、长距离石油管道监测等方面的应用.

光纤Bragg光栅应变传感研究

基于光纤Bragg光栅应变传感模型 ,利用泰勒级数展开法 ,将光纤Bragg光栅反射峰中心波长所满足的Bragg方程展开 ,得到了中心波长相对偏移量与应变增量之间的二次解析关系式 ,进而得到了光纤Bragg光栅一阶、二阶应变灵敏度系数的解析表达式 ,计算了一阶、二阶应变灵敏度系数的理论值 ;并将光纤Bragg光栅粘贴在悬臂梁上进行拉伸和压缩 ,得到了与应变对应的光纤Bragg光栅中心波长偏移量 ,通过线性和二次多项式拟合 ,得到了光纤Bragg光栅一阶、二阶应变灵敏度系数的实验值 ;

光纤光栅传感系统信号解调新技术研究

信号解调是光纤光栅传感系统实用化所面临的最大难题,其核心问题在于设计高分辨率、低成本的波长检测方案。总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,对常用解调方法进行了分类和归纳。目前报道的主要解调方法是滤波法、干涉法和可调光源扫描法。针对不同的解调方法,重点介绍了它们的工作原理及性能特点,评价了其优缺点,并分别给出了它们的实验原理图。对目前最有应用前景的可调谐F-P滤波法进行了详细的介绍和分析,并加入了对原有方案的改进,用气体吸收池代替原来的参考光栅。

基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测数传系统

介绍了基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测系统的构成,详细阐述了系统的数据采集、处理和传输方法,包括数据的读取、预处理及无线网络等相关技术方法。针对大流量监测数据实时无线传输的瓶颈问题,提出光纤光栅解调系统数据处理和无线传输的方案,可对监测数据自动进行加密、校验和打包,并通过GPRS模块将监测数据推送至远端数据中心。该系统已应用于我国多处高速铁路轨道状态长期监测工点,系统运行状态良好,数据传输系统稳定可靠。

一种新颖的温度压强同时区分测量的光纤Bragg光栅传感器

提出了一种新颖的基于小位移平面膜片的温度压强同时区分测量的光纤Bragg光栅传感器.该传感器中的光纤Bragg光栅沿径向粘贴于膜片上.光纤光栅中心波长和峰值波长的温度响应灵敏度近似相等,与所加压力无关;压强灵敏度因膜片上所产生的非均匀应变而不同,且与温度无关.通过测量中心波长和峰值波长,实现了单根光栅对温度压强的同时区分测量.从理论和实验上给出了温度、压强响应与峰值波长、中心波长之间的关系式.在30～120℃温度范围和0～6MPa压强范围内,用此传感器测得的温度值和压强值与用温度计测得的温度值和用压力表测得的压强值之间的偏差分别不大于2℃和0.2MPa,此偏差大小与仪表最小分度值2℃和0.1MPa很接近,表明该传感器具有很好的温度、压强响应特性.

基于光栅传感的模型测量系统应用研究

模型试验作为解决复杂工程问题的一种有效手段已越来越受到重视。然而,与目前发展较快的模型试验系统和较为成熟的相似理论相比,测试技术相对滞后的问题依然存在。测量的精度与稳定性不能满足模型试验的需求。基于光纤/光栅传感技术的高精密性、稳定性和机光电一体的特性,结合模型试验的特殊测量要求,通过改进数据接收算法,研制了基于光学传感技术的模型位移/应变测量系统,包括光栅传感模型位移和光纤传感模型应变测试系统。该系统稳定、精度高、抗干扰,并能监测不连续位移。将该系统应用于注采气压变化条件下盐岩地下储气库变形特征地质力学模型试验中,测得了气压变化条件下围岩位移收敛和径向应变蠕变规律,测得在不同稳压阶段和不同注采气速率条件下围岩变形的不同特征。试验数据为合理确定盐岩储气库运营气压和注采气速率提供帮助,对盐岩储气库的安全稳定运营有重要意义。

基于线阵图像传感器的光纤光栅传感解调技术

对比线阵CCD,CMOS图像传感器和InGaAs图像传感器的原理、特点和性能,提出了基于InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调技术,并设计了基于线阵InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调系统,而且通过计算机控制单独对应力和温度变化进行了测量实验,得到了理想的结果.基于线阵InGaAs图像传感器的解调系统不但测量精度和分辨率很高,而且基本上实现了光纤光栅传感的智能化,为光纤光栅传感的工业化奠定了基础,具有很好的应用前景.

数据融合在光纤光栅传感网络中的应用

网络化是光纤光栅传感的一个发展方向.在光纤光栅传感网络中,不但产生的大量数据需要实时处理,还需要对数据进行筛选、总结,从而得到被测量更加准确的信息.倾斜光纤光栅是一种特殊的光纤光栅,其透射谱中除了纤芯模之外还有一系列包层模,因此可将每一个模式作为一个传感器.以光纤光栅传感网络中的温度测量为研究对象,首次提出利用倾斜光纤光栅的多个模式作为温度测量的多个传感器,采用数据融合的方法得到更加准确的温度信息.这种方法计算简便,编程容易,在实际测量系统中具有很好的应用价值.

基于预应变的光纤光栅传感头应变传感特性的研究

报道了采用预应变方法制作的一种结构简便而新颖的光纤光栅传感探头的应变响应特性 .该方法能使一根光纤光栅产生两个以上的反射峰 ,因此能解决温度和应变测量时存在的交叉敏感问题 .在测量范围内 ,应变和温度响应曲线具有良好的线性 .光纤光栅的预应变部分和裸光纤部分的应变响应灵敏度分别为 0和 7×10 -4 nm/ με;温度响应灵敏度分别为 5 .32× 10 -2 nm/℃和 1.0 7× 10 -2 nm/℃ .