光纤位移传感演示实验

光纤位移传感演示实验刘丽敏，苑立波（哈尔滨船舶工程学院物理部１５０００１）一、光纤传感技术简介光纤传感技术是伴随着光导纤维及光通信技术的发展而逐步形成的．在光通信系统中，光纤从作远距离传输光波信号的媒质，但是，在实际光传输过程中，光纤易受外界环境因素...

具有自标定功能的光纤光栅位移传感器

为了解决光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)位移传感器易受温度、振动等外界因素影响而导致测量重复性差的问题,本文利用磁铁非接触的力传递特性,以光纤光栅为核心元件,工字型梁、永磁体等为辅助元件研究了一种无接触的FBG位移自校准装置。利用移动端磁铁与位置标定端磁铁位置重合时,工字型梁所受磁力最大,进行位置信息的自校准,进而提高FBG位移传感器的测量重复性和测量精度。通过将自校准装置安装在卷尺结构的位移传感器上,对其传感特性展开实验研究,结果表明:在0~360 mm的测量范围内,校准前平均均方根误差为5.838 mm,校准后平均均方根误差为0.953 mm。本文采用自校准装置在很大程度上提高了FBG位移传感器的测量重复性,为位移传感器的环境适应性优化提供了一种新方法。

基于FPGA的光纤声波传感实验装置

设计了一种基于光谱解调的光纤法布里-珀罗(F-P)声波传感实验装置,该装置主要由超辐射发光二极管(SLED)光源、高速光谱模块和现场可编程门阵列(FPGA)信号处理电路组成。单模光纤端面和声波敏感膜片之间的空气间隙构成光纤F-P腔,将声波信号转换为F-P腔长的变化量,利用FPGA对F-P干涉光谱信号进行高速采集,并对F-P腔长进行实时解调,实现对声波信号的高灵敏度探测。该实验教学装置涉及光纤传感、光学干涉、光电探测、FPGA和数字信号处理等诸多内容,适合于光电类高年级本科生的专业教学实验。

基于光纤光栅的矢量位移测量传感装置与试验研究

为了同时确定监测结构的位移大小和方向,提出了一种基于光纤光栅组合的大量程、结构简单的机械传感装置。该传感装置以U型不锈钢结构组合光纤光栅为核心传感单元,以杠杆杆件来传递位移,测点位移大小和方向可以通过杠杆杆件两侧的U型不锈钢结构上的光纤光栅波长漂移计算得出。开展了传感装置6组辅助结构(核心传感单元)的标定试验,结果表明所有传感单元均具有较高的线性度,测量范围为0~140 mm,灵敏度为4.362 pm/mm,迟滞性误差为3.25%,重复性误差为6.62%。将传感装置用于室内堆积体边坡模型试验中,研究它们在土体连续滑动变形过程中的监测性能,并与粒子图像测速技术测量的土体位移变化进行比较,两种技术数据上呈现出较好的一致性、吻合度较高,表明所研发的光纤光栅矢量位移测量传感装置能够准确捕获坡面矢量变形,在智能监控领域有广阔的应用前景。

齿轮传动型光纤弯曲损耗位移传感器及其实验研究

针对传统光纤弯曲损耗位移传感器线性度不高的问题,设计了一种齿轮传动型光纤弯曲损耗位移传感器,并用理论证明了被测位移量与光纤弯曲损耗之间呈线性关系,并进一步做了实验研究。实验结果表明,本传感器的灵敏度与理论计算结果相符,并具良好的线性度与测量精度,便于在实际工程中应用,有有着较好的市场应用前景。

光纤布拉格光栅应变与温度传感特性及其实验分析

对光纤布拉格光栅应变与温度传感特性进行了分析 ,理论计算了波长变化对传感系数的影响 ,提出了光纤光栅应变传感的温度补偿方法 ,并理论分析了光纤光栅温度和应变传感的耦合作用。最后 ,通过材料实验与等强度梁实验研究与分析了光纤光栅的应变与温度传感特性。理论分析与实验结果表明 ,两者吻合很好 ,光纤光栅的波长变化与应变和温度存在很好的线性关系 ,波长变化对传感系数的影响很小。

基于光纤布喇格光栅传感器的精密位移测量

首先对光纤布喇格光栅传感的基本原理进行了分析,并给出了光纤光栅位移传感的基本公式.在此基础上,设计制作了一种光纤光栅位移传感器.采用光纤光栅作为传感元件,利用多波长计进行波长检测,对位移量进行了传感测量.实验中,传感器位移检测范围为0.6mm,其传感测量精度为±43nm,测量分辨率为1.5nm.实验结果具有良好的线性度.

分布式光纤布里渊散射温度传感实验系统

提出一种基于布里渊光时域反射计法的分布式光纤布里渊散射温度传感系统 .光源采用窄谱半导体激光器 .声光调制器将光源调制成窄脉冲 ,并由高增益光纤放大器放大 ,产生高功率光脉冲信号 ,提高了自发布里渊散射信号的强度 .采用双通马赫 -曾德干涉仪将布里渊散射从瑞利散射中分离出来 ,在一段 4 .2 5km长的光纤上进行分布式温度传感的实验研究 .双通马赫 曾德干涉仪对瑞利散射进行了很好的抑制 ,得到了比较纯净的随温度变化的布里渊散射信号 .

光纤Bragg光栅的谐振传感实验研究

利用微悬臂梁对光纤 Bragg光栅的振动传感特性进行了实验研究 ,其频率传感范围达到 2 .5 k Hz,并给出了实验拟合曲线 .研究表明 :光纤 Bragg光栅反射波长漂移的扫描平均值Δλ对微悬臂梁的谐振频率 νn 响应灵敏 .

光纤位移传感器综述

基于普通位移传感器与光纤位移传感器两者的性能特征,概述光纤传感技术在位移传感方面上的优势。将光纤位移传感器分为两大类:本征型和非本征型,并详细介绍各类光纤位移传感器的原理、结构以及特点。根据其原理进一步探讨光纤位移传感技术的发展与应用。

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。

基于光纤光栅定位的全分布式光纤位移传感器

针对深部岩体、边坡滑移等大量程位移难于测量的问题,提出了一种基于光纤光栅定位的光时域反射位移测量原理,并开发了基于光纤光栅的全分布式光纤位移传感器.实验结果表明,基于光纤光栅的全分布式位移传感原理可行,研制的2种全分布式位移传感器均能实现位移的测量,位移灵敏度系数高达5.21,并且可通过结构设计提高位移传感灵敏度与量程.

基于荧光素汞荧光法结合光纤传感-微顺序注射-阀上实验室测定肠灌流液中H2S

建立基于光纤传感技术结合微顺序注射-阀上实验室荧光猝灭测定肠灌流液中H2S含量方法。本研究进行单因素考察,确定以100μL 0.1mol/L NaOH溶液为载液,荧光素汞浓度为5.0×10^-5mol/L、体积50μL、进样体积50μL、流通池检测流速25μL/s,根据H2S猝灭荧光素汞521 nm处荧光,对样品中H2S浓度进行测定。本方法检测H2S的浓度范围为5.0×10^-6～8.0×10^-5mol/L,检出限为5.4×10^-7mol/L。测定肠灌流液中H2S含量为3.8×10^-5mol/L,RSD=3.1%（n=3）。本方法能有效在线测定样品中H2S含量,为实时在线测定生物样品中的H2S含量奠定基础。

基于长周期光栅边缘滤波解调的光纤布喇格光栅位移传感研究

利用长周期光栅的边缘滤波解调技术,我们报道了一种光纤布喇格光栅位移传感方法。系统由一个3dB耦合器、一个传感光纤布喇格光栅、一个长周期光栅和一个探测器构成。实验结果表明,在所测位移范围内,传感系统输出的光功率与位移成良好的线性关系,位移灵敏度为9.24pW/mm,位移分辨率为0.01mm。该方案结构简单、灵敏度高、线性度好,可应用于实际中的位移测量。

光纤光栅温度传感教学实验装置设计与实现

从光纤光栅温度传感方程出发,对光纤光栅温度传感进行了理论分析.结合实验条件,自主设计了一套基于光纤光栅的温度传感实验装置.采用恒温水浴装置控制光纤光栅的温度,并通过实验对光纤光栅的温度特性进行了定量研究.结果表明:光栅中心波长与温度之间存在良好的线性关系,两者之间响应系数为0.010 57nm/℃,与理论计算结果比较吻合.此外,该实验装置结构简单、配件独立、拆装灵活,可应用于本科生专业课程的实践性教学环节,有助于丰富教学内容、完善教学手段、提高学生的学习能力和实践能力,并最终实现科研教学水平的同步提高.

基于光纤输出光斑旋转的位移传感器

实验设计了两个光纤环,减小光纤环1的半径使光纤发生宏弯损耗,获得两光斑。此时再压缩光纤环2,发现两光斑整体随光纤环2的受压位移在一定受压范围内表现出了很好的旋转性。通过两光斑旋转角度随光纤环2受压位移的一一对应关系,经实验数据处理获得了光斑角度与线圈受压位移存在一定范围的线性关系。同时实验分析了光纤环2的直径和光纤环2的紧绕圈数对压缩位移灵敏度的影响。

光纤光栅谐振传感器的理论与实验分析

利用微悬臂梁对光纤 Bragg光栅的振动传感特性进行了实验研究 ,其频率传感范围达到 2 .5 KHz,并给出了实验拟合曲线。研究表明 :光纤 Bragg光栅反射波长漂移的扫描平均值Δλ对微悬臂梁的谐振频率

基于光纤光栅传感器的玻璃纤维复合材料层间应变测试的实验分析

通过对内埋未封装光纤光栅传感器(Fiber Bragg Grating,FBG)的玻璃纤维增强复合材料进行力学实验分析,得到不同试件层间的应变曲线与试件断面的微观截面图。探讨了玻璃纤维复合材料固化过程中温度和压力对FBG传感器的传感性能的影响,深入分析了FBG传感器与玻璃纤维复合材料的融合度以及弯曲实验中FBG传感器检测精度。在试件三点弯曲实验中,与传统电测方法不同,应用新型未封装FBG传感器进行复合材料的层间应变测量,得到的层间应变与载荷数据,拟合直线的线性相关系数均在0.99以上,并且传感器在监测不同试件同一层的层间应变的相对误差不超过5%。为应用FBG传感器检测实际的复合材料构件内部应变以及形成FBG传感网络损伤监测系统提供了实验基础。

Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器的腐蚀实验及传感特性研究

为了监测钢筋或各种埋地管线的腐蚀情况,提出了基于金属腐蚀敏感膜的光纤腐蚀传感器。介绍了Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器的原理。为了寻找其传感规律,用同一浓度的腐蚀溶液对不同厚度的金属膜进行腐蚀。以金属膜被腐蚀掉的百分比作为横坐标来记录光输出功率的变化。通过对实验数据的分析,基本找到了电镀获得的Fe-C合金膜在腐蚀溶液中的腐蚀规律。

高精度弓型光纤光栅微位移传感器

为了测量控机床结构件、微加工工作台的微小变形量,设计了一种高精度弓型光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。将光纤布拉格光栅的栅区部分粘贴在弓型上下壁处,当弓形件发生变形时,可测出上下壁的应变值,从而测得位移值并进行温度解耦。实验结果表明,在量程为1mm时,传感器的灵敏度为2.02pm/μm,线性相关系数为0.998 3,实验的迟滞误差为4.08%,重复性误差为4.08%。在温度补偿实验中可以看出,当温度上升1℃,波长漂移量不到1pm。类似于弓型结构衍生出一种半弓型结构的位移传感器。两类传感器相比,弓型传感器的温度灵敏度比半弓型传感器小0.001 5pm/μm,温度补偿效果更好;但半弓型传感器的线性度为0.4%,线性度比弓型传感器好。两种传感器均满足测量值稳定可靠、精度高、抗电磁干扰能力强,温度不敏感等要求。