双光栅并联匹配解调技术的工程化研究

在分析和综合其他数据处理方案优缺点的基础上,提出了一种基于分区查表法的有效数据处理方案.该方案先确定待处理的电压商值在三段近似线性曲线上所属区域,再执行查表法将其和微应变量一一对应.这种处理方案不但解决了传统单匹配解调技术中的双值和可测试范围小的问题,而且提高了测试准确度.根据实验结果,采用普通的光纤光栅对,系统可传感的应变范围可达525με,准确度可达±1με.

压电陶瓷驱动的动态匹配光栅滤波解调法优化

提出并实验验证了一种动态匹配光栅滤波系统的优化解调方法.在压电陶瓷驱动的动态匹配(光纤)光栅滤波解调系统中,一方面采用上升高压锯齿波,以消除压电陶瓷滞回效应;另一方面将压电陶瓷电压与伸长量关系的反函数作为锯齿波上升电压,以校正压电陶瓷的非线性;进而,为实现解调系统的温度补偿,引入一根中心波长保持不变的参考(光纤)光栅.在锯齿波上升过程中,匹配光栅与参考光栅和传感(光纤)光栅在不同时刻匹配,匹配时间差仅与传感光栅有关,而与解调系统温度无关.实验结果表明,优化后系统的线性度可提高2%,灵敏度与理论值的相对误差小于0.6%;在10～60℃范围内,该解调系统温度变化引起的相对误差小于1%.

基于双向应变匹配解调的光纤光栅轨道传感技术研究

轨道应变的准确监测对列车计轴、测重、定位和安全状态感知等具有重要的意义。本文基于光纤布拉格光栅(FBG)双向应变匹配解调方法,提出一套改进的轨道应变传感方案。该方案有效地解决了光纤光栅应变与环境温度交叉敏感的问题,与传统的匹配光栅解调方法相比具有更高的灵敏度,同时可以减小钢轨本身热胀冷缩等因素对测量的影响。在不同的环境温度和静态载荷下进行光纤光栅应变测量对比实验,利用电阻应变计进行模型实验,通过动态加载实验检验系统对动态应变的监测效果。实验数据表明,本方案适用于瞬态及静态钢轨应变的准确测量,具有较高的稳定性和灵敏度。

基于TDM/WDM与匹配光栅解调的高速应变测试系统

复用能力与解调速率是光纤光栅传感系统实用性的关键技术。采用在时分复用中引入了波分复用的方法,实现分布式测量,引入匹配光栅进一步降低了纯光时分复用系统中信道串扰的问题;系统中无传统扫描滤波或信道选择器件,大幅提升了解调速率。原型系统在一个风机叶片模型上进行测量与验证,实现了10 kHz速率下10个信道的应变实时监控。

基于匹配光栅对的传感解调装置

提出并实验了一种新颖的匹配光栅对解调方案 ,受压电陶瓷驱动 ,解调光栅对传感光栅反射光波进行波长扫描 ,将传感光栅布拉格反射波长的漂移变为解调光栅透过的负脉冲在时域中间隔的变化进而确定待测应变量的大小。系统传感灵敏度的实验值为 94.41 7με/ms,具有 - 1 0 0～ 70

匹配光纤光栅应力传感器解调技术

设计了一种基于螺旋微进器的匹配FBG应力传感解调方案,进行了理论推导;并进行了匹配光栅应力传感解调试验,试验中完成了1～1660N的应力信号的解调.

弱应变光纤光栅传感器匹配光栅解调方法

基于弱反射光纤布拉格光栅应变传感器,建立了光栅反射光谱仿真模型。分析了光纤光栅的长度、周期和排列顺序对光栅反射率的影响,发现光栅的最大反射率随光栅长度和调制深度的增大而变大;而光谱宽度受光栅长度变化的影响较大,光栅长度越小,光谱宽度越大。弱反射光栅阵列的峰值反射率与光栅位置有关,受多重反射影响,越下游的传感光栅,峰值反射率越小。通过分析解调过程中的反射光谱,得到了传感器所受应变与输出光强的函数关系。

基于小波分析的光栅振动传感匹配检测方法

光栅传感技术具有灵敏度高、测量精度高的优势,采用光栅传感检测振动信号的方式在结构振动测量方面具有广泛应用。研究基于小波分析的光栅振动传感匹配检测方法,将检测振动传感的过程视为匹配光栅解调过程,采用小波阈值去除振动信号噪声,在不同尺度中选取合理阈值,高于阈值的小波系数即为小波预测系数,得到小波预测系数后,依据小波逆变重构去噪信号;基于匹配光栅检测信号原理设计基于单片机的匹配解调系统,解调去噪后的振动信号为光信号,完成光栅振动传感匹配检测。测试结果显示:该方法去噪均方根误差仅为1.2×10^-3;匹配光栅解调灵敏度高达2.46×10^-3pm,解调精度相比同类方法高约20%,是一种高性能的光栅振动传感匹配检测方法。

半色调图像的网点式光栅显隐防伪研究

目前已有的光栅防伪方法是在四色印刷的基础上实现的,而对于某些特定单色印刷,其防伪质量不佳,并且需借助特殊的光栅材料,增加了成本。本文提出一种半色调图像的网点式光栅显隐防伪方法。该方法以半色调图像加网和莫尔条纹效应为基础,通过网点的规律变化嵌入隐藏信息,再根据网点式解码光栅与含有隐藏信息的编码光栅参数的匹配关系,制作对应的网点式解码光栅,提取隐藏信息。该防伪方法隐藏效果好,提取隐藏信息的清晰度高。尤其在某些特定单色印刷防伪上,较之前的方法具有明显的优势。

基于网点式光栅的半色调图像防伪技术研究

基于莫尔条纹形成的几何光学原理,对半色调图像的网点进行一定路径的偏移,嵌入隐藏信息,再根据网点式解码光栅与含有隐藏信息的编码光栅参数的匹配关系,制作对应的网点式解码光栅,提取隐藏信息。在该防伪技术中隐藏信息达到了较好的隐藏效果,叠加相应的网点式解码光栅之后,隐藏信息能够清晰显现。此技术可应用到印刷品的防伪中,提高印刷品的附加值.

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。

LabVIEW实现光纤光栅传感解调

结合虚拟仪器技术和光纤光栅传感技术,自行设计了一套光纤光栅传感解调系统。系统采用匹配解调法实现波长编码传感信号的解调,匹配光栅由压电陶瓷驱动,压电陶瓷上施加了正弦电压,从而传感信息转换为解调信号在一个正弦周期内相邻两波谷之间的时间间隔。LabVIEW解调程序是解调系统的关键部分,实现数据采集控制,解调信号提取,过程运算和结果显示。通过线性标定实验得到系统的传感解调特性,系统用于应变测量,应变分辨力为1με。

光纤光栅振动传感实验研究

采用匹配光纤光栅解调的方法 ,对光纤光栅振动传感进行了实验研究 .实验结果表明 :采用本实验中振动传感器的结构 ,在低频范围内是可行的 .

一种准分布式光纤光栅传感实验仪的设计

本文设计的实验仪采用FBG应变传感原理、准分布式技术和匹配光栅解调法,克服了现有同类仪器相对缺乏且多为单点测量的不足。本设计采用结构相同的双悬臂梁分别作为传感与解调机构,应变的模拟与测试在仪器内部即可实现。该实验仪可完成FBG准分布式实验教学,作为相关课程的教学实验设备;亦可用作解调仪对外界匹配光栅的传感量进行解调。

光纤布喇格光栅传感器的波长移位检测方法

光纤光栅波长移位检测技术是光纤光栅传感器的关键技术之一。详细介绍了宽带光源/宽带滤波或边缘滤波器接收、宽带光源/可调窄带接收、宽带光源/干涉接收和可调谐窄带光源/宽带接收四类波长检测方案,分析了几种波长移位检测方法的基本工作原理,并对其特点进行了讨论。

差动光纤Bragg光栅压力传感器的研究

由周边固支的圆形平膜片作为传感器的弹性元件,膜片两侧的压力差使膜片产生挠度。两个相同特性的光纤Bragg光栅分别粘贴在平膜片的径向和切向上,构成差动压力传感器,解决了光纤Bragg光栅的温度应变交叉敏感问题。如果气压过大,膜片产生大挠度现象时,必须考虑平膜片的中面的拉伸,测量系统可以自动修正平膜片的挠度方程。实验结果表明,系统压力测量线性度为0．2(％F·S),重复性为0．1(％F·S),分辨率为5×10-4MPa。

光纤光栅应变传感的研究

采用一种简单的传感装置和匹配光纤光栅强度解调的方法 ,对光纤光栅应变传感进行了理论分析和实验研究 .结果表明 ,检测信号与传感信号的变化频率一致 ,相位相反 ,当传感信号的幅度不太大时 ,它们的变化波形也一致 。

基于光纤布拉格光栅加速度传感器的振动监测系统

振动广泛存在于我们日常的工作和生活中,大型设备与建筑物等的异常振动会给人类的生活带来严重的危害。研究出一套光纤布拉格光栅加速度传感器组成的振动监测系统,克服了传统电磁类加速度传感器的诸多固有缺陷,对设备与建筑物进行高质量的振动测试与分析,以保证工程结构的安全运行,具有重大的经济意义以及社会意义。

基于布拉格光纤光栅的结构体变形监测

对大坝、隧道等结构体外部变形监测的手段较多且成熟,但对其内部的变形监测手段因为电类传感器、全球定位系统等应用的局限性,目前还难监测或者监测的成本昂贵且精确度不高。针对这个问题,利用布拉格光纤光栅,采用可调谐匹配光纤光栅法,设计了可远程控制的具有温度自补偿功能的动态变形监测系统。系统的分辨力为100 nm,非线性误差为150 nm,实验证明该方法用于结构体的内部变形监测不仅可行,而且成本较低,结构简单,灵敏度高,适合结构体内部变形监测的需要。

基于光纤光栅的加速度传感系统研究

提出了一种基于匹配光栅解调技术的加速度检测系统,有效地消除了光源功率变化对信号的影响。在传感器的设计上将传感光栅和参考光栅置于同一环境下,消除了温度对系统的影响,通过试验得到了传感器的频率特性和加速度响应,在实际工程应用中检测到了井下微震信号。