无封装光纤光栅应变传感器校准系统研究

为校准无封装的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)应变传感器,设计了一套高精度的光纤光栅应变传感器校准系统,系统主要由一套高定位精度的水平位移装置和激光干涉仪组成。对FBGS-S02型的无封装FBG应变传感器进行校准测试,校准结果的最大误差为-0.2με,满足该传感器±2με的误差要求。

路用光纤光栅温度传感器标定方法对比分析

路用光纤光栅温度传感器的温度灵敏度受其所测试的介质影响,对其进行试验标定是实现沥青路面绝对温度准确测试的前提条件.首先分别基于水浴和沥青混凝土试件环境对光纤光栅温度传感器波长飘移进行实测,获得反射波长与温度的对应关系;而后通过试验数据的线性回归分析,得到不同介质环境下光纤光栅温度传感器的标定公式,并对比分析同一传感器在水浴和沥青混凝土试件中的温度传感特性及差异产生的原因.结果表明:同一传感器在不同介质环境中的温度灵敏度是不同的,基于沥青混凝土试件环境的传感器标定方法更符合工程实际,具有一定的实用价值.

新型光纤光栅压力传感器承压面厚度对比研究

光纤布拉格光栅(FBG)传感器最常用的封装材料是环氧树脂粘合剂,容易老化和失效,会影响传感器的性能和寿命。该文采用一种新型光纤光栅压力传感器,比较厚度分别为2.0 mm、3.0 mm、3.5mm及4.0 mm的6061 T6铝合金承压面对新型光纤光栅压力传感器标定的影响。由试验结果可知,新型光纤光栅土压力传感器承压面厚度为2.0 mm的标定结果最差,拟合线性度为0.991 94,传感器重复性较差;承压面厚度为3.5 mm的标定结果最好,拟合线性度为0.999 77,重复性最好且传感器灵敏度误差较小。该研究结果可以为后续新型光纤光栅压力传感器的生产设计提供参考。

光纤Bragg光栅振动传感器的标定与不确定度分析

采用相对校准法对振动传感器进行标定,将被校传感器与标准传感器背靠背固定在振动台中心,承受相同的振动信号,对标准振动传感器的输出量与被校振动传感器的输出量作比较和分析,并且引入了不确定度分析。实验结果表明:Fiber Bragg Grating(FBG)振动传感器标定平台标定得到FBG振动传感器的灵敏度为5.115 pm/g,线性度为3.5%,重复性误差为4.9%FS,校准装置的测量不确定度为0.0038 g。满足待测FBG振动传感器的标定要求,提高了FBG振动传感器检定的工作效率和标定精度,可以运用于实际工程中。

光纤光栅传感器在直升机旋翼桨叶载荷标定上的应用

本文介绍了一种基于光纤光栅传感器标定直升机旋翼桨叶的载荷测量技术,简述了光纤光栅的测试原理和特点,通过对比传统应变片的标定效果,验证了光纤光栅测量直升机旋翼桨叶载荷的可行性。

水平孔光纤光栅应变传感器布设装置设计

光纤光栅监测手段在煤矿井下应用比较广泛,用来监测工作面的应力变化以及瓦斯浓度等参数。为了更加精确地监测,将光纤光栅传感器布置在水平深孔内,监测的重要环节是要确保光纤光栅应变传感器能够和孔壁有效耦合,这样才能采集到准确的信号。设计的水平孔光纤光栅应变传感器布设装置采用水力输送的方式将光纤光栅传感器布置在孔内,其操作简单、方便灵活,能有效探查孔内情况,与煤壁的接触度好,且可靠性高、方便回收,大大提高了监测施工的效率。

冲击荷载下基于埋入式光纤光栅传感器的混凝土动态应变测试

为实现冲击荷载下混凝土材料内动态应变的直接测量,研制了基于光纤Bragg光栅的混凝土光纤光栅应变传感器。将光纤光栅传感器埋入混凝土试件在SHPB装置上进行了冲击试验,由光纤传感器和粘贴于试件表面的电阻应变计分别测量了试件内和表面的动态应变。利用测量结果分析了混凝土在冲击荷载下的动态应力应变响应。对测量结果的分析和比较表明,采用埋入光纤传感器来实现混凝土结构内应变直接测量的方法可行、合理,研制的光纤光栅传感器适合于混凝土内动态应变测量,可更广泛地应用于混凝土、岩石等介质的动态性能试验及结构的动态响应测试中。

光纤FBG传感器实施大应变标定方法的探讨

针对钢管封装的大应变光纤光栅布拉格传感器的标定问题,设计了大应变试验加载平台,通过光纤光栅布拉格传感器对试验平台标定,确定了平台载荷与应变的比例系数K,按照等比加载实现了对光纤光栅布拉格传感器大于5000με的大应变标定。

一种光纤光栅支承压力传感器的设计及性能测试

针对现有的支承压力监测方法存在的测试精度低、抗干扰性能差、易受水侵蚀影响等问题,以光纤光栅传感原理为基础,设计并实现了一种基于圆柱结构的支承压力传感器。该传感器消除了径向应力的影响,仅感受支承压力的变化;以光为传输介质,不受矿井水和瓦斯的影响。相关的力学标定实验结果表明,该传感器输出与应力具有良好的线性关系,应力灵敏度系数约为20～30pm/N,测试精度较高。相似模拟实验结果表明,受开采影响,工作面前方一点支承压力呈现逐渐增加并最终趋于稳定的变化趋势,与实际变化规律相一致,验证了该传感器用于支承压力监测的可行性。

一种准分布式光纤光栅漏油传感器

分别对两种结构的传感头组成的分布式光纤Bragg光栅漏油传感器进行实验后得出,具有限位装置的传感头组成的传感系统综合性能好于由另一种结构传感头组成的传感系统。具有限位装置的传感头不仅有较好的漏油检测响应性能,而且能防止相邻信号间的串扰,同时能很好保护光纤光栅不被拉断,更重要的是它受温度干扰较小。

光纤Bragg光栅温度传感器在三峡大坝坝前水温监测中的应用

基于光纤Bragg光栅的波长变化受光纤纤芯的有效折射率和光栅周期的影响,通过测量光纤Bragg光栅的反射波长的变化,可以探知环境物理量的变化。在假设压力场和轴向应力场保持恒定的基础上得到的温度传感模型,结合三峡大坝坝前水温监测的要求,建议采用温度与波长的二次式关系。其标定结果能够满足要求,并且监测的结果较好。

双光栅测力传感器制备及温变量与力变量系数标定实验

光纤光栅测力传感器存在温变量与力变量交叉影响光纤光栅中心波长的现象,为消除温变量对光纤光栅中心波长的影响,提出通过双光栅法建立方程组以求解力变量的思路.为验证双光栅法的有效性,进行了双光栅测力传感器的制备,温变量与力变量敏感系数的标定,及不同受力、温度条件下光纤光栅中心波长的测量试验.实验结果表明,力变量的测量结果与实验实际拉力接近,双光栅测力是有效的.

光纤布喇格光栅水流流速传感器的设计

实时监测水中结构物所处水流环境参数,有助于精确分析水流冲刷作用及其对结构的影响。基于光纤布喇格光栅(FBG)传感原理,研发了一种水流流速实时监测的传感器,推导了该传感器的流速计算公式和传感器量程与灵敏度的计算方法,利用ANSYS和Fluent软件对传感器的结构性能进行了仿真分析,并进行了传感器标定实验。实验结果表明:所研发的传感器在0.05~5 m/s流速范围内,误差始终保持在7%以内,可满足水中结构的实际监测需求,为冲刷分析提供可靠的数据来源。

光纤光栅点式水压传感器的研制

光纤光栅点式水压传感器是应用光纤受外力变形时,射入光纤的紫外激光的波长会发生改变并被光栅反射回来原理,利用光栅变形传感器相对某一点水压力的瞬时压力值测试,扩展光纤光栅传感器的种类和应用。布喇格(Bragg)光纤光栅作为传感元件具有灵敏度高、性能稳定、抗干扰能力强(完全不受强电磁信号的干扰)、体积小、寿命长、结构简单可靠等优点,具有极其广泛的应用前景。

表面等离子体子共振传感器Ⅱ:实验装置与仪器

讨论了棱镜、光纤和光栅三种类型表面等离子体子共振 (SPR)传感器实验装置 ,着重讨论了棱镜型SPR实验装置 ,包括构成SPR实验装置的部件及影响因素等。简单介绍了目前市售的几种SPR商品仪器。

光纤光栅温度传感器的实验系统设计

分析了光纤光栅温度传感器的测温原理,给出了测量温度的实验系统和实验方法。重点介绍了光纤光栅温度传感器构成的实验系统设计,实验数据表明,设计的光纤光栅温度传感实验系统具有较好的重复性和测量精度,给出的实验装置和实验方法为国内开展光纤传感器的实验提供了理论和实践参考。

内嵌预压式大量程光纤光栅智能钢绞线的标定试验

内嵌预压式大量程光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)智能钢绞线解决了光纤光栅传感器监测量程不够的难题。为了保证光纤光栅智能钢绞线的应力应变测量精度,通过理论分析和静载试验标定了智能钢绞线FBG传感器的主要传感性能指标,并对传感器理论和试验应变灵敏度的误差进行分析,试验结果表明FBG传感器的传感性能满足工程要求,试验应变灵敏度Kε不小于1.17 pm/με,迟滞≤1.5%、线性度≤1%、重复性误差≤2.5%,总精度≤3%。

光纤布拉格光栅下微孔尺寸测量装置及方法分析

光纤光栅是最近几年随着光纤技术的飞速发展而发展起来的技术，而光纤布拉格光栅下微孔又是其非常重要的应用部分，它不仅具有优良的可靠性和抗腐蚀性，还能够有效的抵抗电磁干扰，因此具有良好的应用前景。本文主要通过对通用线阵、光电二极管阵列、成像传感器和InGahS成像传感器进行讲解，简单的阐述光纤布拉格光栅下微孔尺寸测量装置。

FBG位移传感器的标定与不确定度分析

为了提高光纤Bragg光栅(FBG)位移传感器标定精度和实现自动标定,设计一种量程为18 cm的FBG位移传感器校准装置对FBG位移传感器进行在线校准。通过对FBG解调仪测量的波长量和计算得出的位移量进行最小二乘法拟合得到FBG传感器的静态标定系数,并对标定装置和传感器进行不确定度评定。实验结果表明:FBG位移传感器标定平台标定得到FBG位移传感器的灵敏度为0.014 5 nm/mm,线性度为99.87%,重复性误差为0.082%,校准装置的测量不确定度为0.11 mm。

FBG应变传感器标定过程中的不确定度研究

为实现光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器静态的性能测试和试验分析,设计了一种量程为700×10-6的FBG应变传感器标定装置对其进行校准实验。通过运用最小二乘法对解调仪中的中心波长和计算得出的应变量进行拟合,得到FBG应变传感器的静态标定系数,并分析标定装置的不确定度大小。结果表明:该FBG应变传感器标定装置合成不确定度是2.55×10-6,标定得出的FBG应变传感器的灵敏度1.37×10-3nm/10-6,线性度为99.72%,满足FBG应变传感器的标定要求,该传感器能够运用于工程实际中。