光纤布拉格光栅压力传感技术与应用进展

光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器具有水下无源、耐腐蚀、重量轻、成本低和抗电磁干扰等优点,应用广泛。文章简要介绍了FBG压力传感的基本原理,概述了FBG的写制技术、压力传感及增敏技术、温度补偿技术的发展现状,总结了近几年FBG压力传感器在海洋深度、湖泊液位测量、油气管道压力测量和岩土压力监测领域的应用进展,最后对FBG压力传感技术进行了展望。

一种光纤布喇格光栅涡街流量传感器

在流量计量领域中,利用光纤传感技术对涡街流量计量的研究较少,故具有重要的研究意义。该文设计了一种悬臂梁式的光纤布喇格光栅涡街流量传感器,其利用悬臂梁自由端振动使光纤布喇格光栅中心波长发生周期性移位,从而测量涡街频率,得到流体流量信息。温度传感测试实验与流量传感测试实验结果表明,该传感器温度灵敏度为17 pm/℃,涡街流量灵敏度为0.01895 Hz/(L·h^(-1)),非线性误差为2.23%。实验验证了该传感器可应用于液体涡街流量计量。

基于光纤传感技术的工程监测应用研究

光纤传感技术作为当前热门技术之一,在工程监测领域有着许多重要应用。通过探讨光纤传感技术在工程形变监测中的应用案例,展示了其在工程监测领域的重要性。光纤传感技术利用光纤作为传感元件,可以实现对形变的连续、实时监测,并提供高精度的监测数据。通过布设应变光缆和温度补偿光缆,在合璧津高速公路K134段高架桥上进行了监测实验。结果表明,光纤传感技术能够准确评估结构的变形情况,并通过温度补偿算法消除了温度变化对数据的影响。通过几何方法计算沉降位移,可以实现对沉降位移的估算。

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。

基于分布式光纤传感技术的风电叶片变形监测研究

为研究风电叶片在服役过程中的变形特性,采用分布式光纤传感技术,对叶片在静力试验中的应变场进行监测。试验结果表明,分布式光纤光栅(FBG)传感器能够有效测量风电叶片在静力试验中的各关键部位的应变信息,能承受大载荷下的高应变,测量结果与电阻应变片测量值基本吻合,验证光纤传感技术在风电叶片监测上的可靠性和有效性,为以后风电叶片的挂机在线监测提供可行方案。

基于多模光纤光栅光谱中拐点的温度传感研究

在高温传感应用中,蓝宝石光纤光栅能够稳定传递温度变化信息,因此备受关注和青睐。但是,蓝宝石光纤光栅是多模光纤光栅,其谱线较为杂乱,当监测其反射光谱中反射峰实现传感时,存在识别困难和反射率低等问题,不利于温度传感应用中的有效识别和高精度探测。本文以多模光纤光栅为研究对象,提出了一种监测多模光纤光栅光谱中拐点实现传感的新方案。从耦合模式理论出发,研究了多模光纤光栅的耦合系数随模式阶数和圆形改性区域半径的变化规律,发现了耦合系数的拐点,并解释了其出现的原因,发现该拐点只与光纤结构有关,而与光栅的结构无关,通过追踪多模光纤光栅光谱中的拐点实现了温度传感,传感灵敏度为0.0137 nm/℃。在本文提出的传感探测方案中,光谱中拐点的识别度高,有利于高精度温度传感,为多模光纤光栅温度传感提供了新的探测方案,有望为光纤光栅的传感应用提供一个有力候选。

结构调制型长周期光纤光栅温度传感器研究

燃油系统的温度监测对于飞行器的安全、性能和可靠性至关重要。本文提出并测试了一种基于激光蚀刻法在保偏光纤上制备的长周期光纤光栅温度传感器,有望用于飞机内部液体温度监测。通过解调该种光纤光栅谐振峰的波长变化,可以实现对环境温度的精准测量。试验结果表明,该传感器具有83.1pm/℃的温度灵敏度和0.32 pm/με的低应变响应。由于光纤具有耐腐蚀、抗电磁干扰,不易产生电火花等特性,在替代电学传感器使用时可以提升飞行器的安全性。

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。

基于光纤光栅的多点拉锥光纤柔性曲率传感器

针对现有曲率传感器存在制造工艺繁琐、成本较高的问题,提出了一种基于光纤光栅的反射式拉锥光纤柔性曲率传感器,通过将单模拉锥光纤植入聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)材料中实现对曲率的柔性传感,同时,利用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的波分复用特性,将其与多个拉锥光纤曲率传感器级联,实现了多点拉锥光纤柔性曲率传感,可同时感知多点的曲率信息。实验结果表明,薄膜状的PDMS柔弹性良好,拉锥光纤与PDMS膜能同步弯曲,弯曲灵敏度约为0.59348-0.60696 dB/m^(-1)。基于FBG的多点拉锥光纤柔性曲率传感还具有较好的抗串扰能力。进一步地,使用该柔性传感器对喉咙处及手腕处的人体活动监测进行了应用研究,结果表明该传感器不但能检测到人体微小的肌肉变化,也能检测到幅度较大的动作,在人体活动监测领域具有良好的发展前景。

基于光纤传感技术的架空输电线路温度监测与预警

为提高对架空输电线路温度的监测预警能力,防止架空输电线路温度过高所引起的线路故障问题,本文结合本公司所参与的实际案例,对基于光纤传感技术的架空输电线路温度监测与预警进行分析研究,包括光纤传感器部署、监测数据采集传输,温度变化实施监控以及GIS可视化应用,同时对温度预警系统的设计与实施进行概括总结。

基于光纤传感技术的多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷检测

为解决大容量、大跨越输电用碳纤维导线由于隐蔽性缺陷无法检出而导致频繁断线的问题,提出了一种基于光纤传感技术的多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷检测方法。该方法通过搭建导线运行环境并模拟导线运行工况,采用基于分布式光纤布里渊散射的时域反射技术,检测碳纤维导线的温度和应变分布情况,并结合光时域反射技术,检测碳纤维导线中光纤的损耗情况。经过综合对比分析,获取可表征多股碳纤维缺陷隐蔽性缺陷的光纤温度、应变、损耗等信号特征量,并构建神经网络模型,将各信号特征量作为模型输入,通过模型训练确定模型内各权系数,使其能够有效地检测多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷。实验结果表明,该方法可有效获取各类光纤信号特征量,并且能够准确地检测各类导线隐蔽性缺陷,具有重要的实际应用价值。

光纤传感技术线上线下混合课程建设探索

光纤传感技术是光电信息科学与工程专业的专业课。课程主要讲述光纤传感技术的基本概念、光纤传感系统的组成、光纤传感技术涉及的原理和效应、光纤传感用光调制技术、FBG传感技术及分布式光纤传感技术等。随着互联网的高速发展,线上和线下混合教学热度逐渐上升,该教学模式可以充分利用互联网的在线教学优势,加强教师和学生的课堂互动。该文探讨在线上和线下混合教学模式下如何提高光纤传感技术教学效果的方法,并将思政因素引入到教学中。

基于光纤传感技术的井下机电设备参数监控技术

矿井机电设备零部件损坏、工作发热通常会导致安全事故的发生。基于光纤传感技术,设计了一种井下机电设备参数监控系统,主要包含ASE光源、光纤传感器、光纤解调仪、报警监控系统等部件。通过现场对3种常见机电设备参数的现场试验,测试了24 h范围内的温度和振动频率变化情况,实验结果显示:机电设备参数在工作一段时长之后均呈现较好的规律性且数值趋于稳定,现场测试结果均低于一级报警阈值,现场无报警发生,该设备能够较准确地实现机电设备参数测定及现场监控预警。

基于光纤传感技术的冶金设备高温变形检测方法

为了降低冶金设备高温变形检测偏差,提出基于光纤传感技术的冶金设备高温变形检测方法进行研究。针对光纤传感技术的基本原理进行分析,选取脉冲预泵浦布里渊光时域分析法作为光纤传感技术,并展开光纤传感器安装和布置方案设计。为实现后续的变形检测,确保采集数据信号质量,采用平均值法展开处理。在此基础上,利用所选光纤传感技术,完成冶金设备高温变形检测。结果表明:该方法可有效降低冶金设备高温变形检测偏差,具有较高的检测精度。

光纤传感技术在储5-8井的应用实践

井筒完整性是油气开采中不可忽视的重要问题,而利用光纤传感技术评价井筒完整性成为了一种新的方法。以储5-8井为例,探讨了利用光纤传感技术评价井筒完整性的应用实践。结合井身结构与流动状态,通过采集光纤传感数据,分析了井筒完整性的状况,综合分析认为井下封隔器密封性出现失效现象,进行了漏点监测和预测。结果表明,利用光纤传感技术可以有效地评价井筒完整性,为油气开采提供了重要的技术支持。

基于光纤传感技术的建筑幕墙变形监测与分析

幕墙面板由于材料老化、紧固件磨损、松动等原因,其安全性会随使用年限的增加而逐步下降。因此,提出了使用光纤传感技术用于建筑幕墙变形监测分析,进一步增加建筑幕墙安全性能。文章对幕墙结构动力性能参数与稳定性的关系进行了分析。为此,将光纤传感技术引入幕墙变形监测中,建立了输入层含量和隐蔽层下玻璃幕墙稳定性的光纤传感模型。此外,远程实时对幕墙板安全状态进行快速准确定量评价,完成幕墙变形监测分析。结果显示,采用光纤传感器对玻璃幕墙的稳定性有着很好的监测作用,可以有效监测幕墙结构的损伤点,进一步提高建筑幕墙的安全性能。

光纤传感技术在桥梁检测中的应用研究

为保证桥梁检测当中光纤传感技术得到更好运用,主要分析光纤传感技术的特点,例如操作性比较好、抗干扰性能突出、光纤的柔韧性比较好、光纤传感器测量频带比较宽等等,提出光纤传感技术具体应用要点,以期为相关人员提供参考。

基于光纤传感的桥梁病害识别技术探究

近年来,我国加大基础设施方面的投入,桥梁事业得到迅猛发展。然而,伴随着桥梁数量的增多,桥梁安全问题也日益凸显,这就对桥梁病害识别技术提出更高的要求,为此,基于光纤传感的桥梁病害识别技术应运而生。文章旨在探讨相关概念,对桥梁病害识别技术的不足予以梳理,提出基于光纤传感的桥梁病害识别技术要点,以此发挥其独到作用。

水电站混凝土面板堆石坝分布式光纤传感技术变形监测研究

水电站混凝土面板堆石坝的安全性和稳定性对于下游人民的生命和财产安全至关重要。为保障大坝的建设和运行安全,本文提出分布式光纤传感技术的水电站混凝土面板堆石坝变形监测方法,首先布设与安装分布式光纤监测传感器,获得光纤长度方向上被测参数的连续分布;其次构建出混凝土面板堆石坝有限元模型,反映连续介质的剪切滑移、分离等多种变形特点;最后计算水电站坝体内部沉降等的变形数据。结果表明:该方法对坝体的变形进行监测后得到的结果与试验设定的变形数值误差较小,而测量机器人对大坝表面变形自动化监测的方法误差较大,其最大误差为3.87 mm,与本文使用的方法相比,误差多了3.52 mm,证明分布式光纤传感技术在水电站混凝土面板堆石坝变形监测方面具有较高的可行性。

光纤传感技术在光缆交接箱监控系统中的应用

随着迅猛发展的信息技术,光缆交接箱监控系统在通信网络的安全稳定运行保障中,角色至关重要被其所扮演。凭借其独特优势,光纤传感技术成为提升监控系统性能的关键技术。本文首先对光缆交接箱及光交箱监控系统的重要性进行了概述,接着阐述了光纤传感技术的基本原理、不同类型及其在监控系统中的应用优势。随后,在光缆交接箱监控系统中,光纤传感技术的具体应用被重点探讨,包括温度、湿度以及震动监测等方面。最后,通过案例分析,光纤传感技术在光缆交接箱监控系统中的实际应用效果得到了验证。本文的研究工作,对于光缆交接箱监控系统的智能化水平提升、通信网络的稳定运行保障,具有深远意义,并为相关领域的研究和实践提供了有益参考。