光纤布喇格光栅应力增敏理论研究

提出了一种光纤布喇格光栅应力增敏的模型,推导了该模型的应力与光纤布喇格光栅中心波长相对偏移量之间的关系,以及增敏后的光纤布喇格光栅应力响应灵敏度系数的表达式,给出了该增敏模型的弹性模量计算公式,指出通过适当选择弹性体的弹性模量和尺寸,可以提高光纤布喇格光栅应力响应灵敏度。

基片式光纤光栅应变传感器增敏结构研究

改变光纤光栅(FBG)传感器的封装结构在提高传感器的测量灵敏度、保护传感器方面具有重要的作用。在传统应变片封装结构的基础上,设计了一种具有新型增敏结构的基片式封装结构。对新型封装的结构参数与传感器应变灵敏度之间的关系进行了仿真分析,并与一般封装结构的特性进行了对比。仿真结果表明,在整体尺寸相同的情况下,采用新型增敏结构应变片的应变灵敏度为463με/N,是一般封装结构应变片的3.4倍。对FBG传感器进行了封装处理和对比测试实验,实验结果与理论设计相符合。

静压桩贯入试验增敏型FBG传感器的研制及应用

介绍了光纤光栅的基本原理及优点,设计了基于光纤光栅技术的增敏型应变传感器,并对其工作特性进行了分析。应用增敏型光纤光栅传感器,测试了静压桩贯入过程中模型桩的桩身应力变化。试验结果表明,使用光纤光栅传感器对模型试验中静压桩贯入过程桩身应力监测时需进行增敏。增敏型光纤光栅传感器为模型试验中静压桩贯入过程监测及分析提供了一种新的工具,是监测模型桩静压贯入过程的理想器件。

光纤光栅传感器温度-应变分离技术的研究

应变、温度分离是影响光纤布喇格光栅(FBG)传感器实际应用的一个重要问题。该文通过分析FBG应变、温度交叉敏感产生的原因,提出了一种基于双FBGs的用于小应变、小温度变化范围的FBG封装。其中一个FBG只感知温度,另一个FBG既受温度的影响也受应变的影响,通过结果计算就可以分离出应变、温度,而且采用温度增敏后还可以提高温度的测试精度。

Pt/WO_3光纤光栅氢气传感器改性研究

将优化制备工艺的Pt/WO3薄膜与增敏的光纤光栅相结合制备氢气传感器探头,使传感器的性能得到大幅改进.氢敏测试实验结果表明:经过315℃热处理铂钨比为1∶5的Pt/WO3薄膜具有更好的氢气响应能力;经过施加轴向预应力结构增敏的光纤光栅温度灵敏度为16.3pm/℃,大约是裸光栅的两倍;改性后的光纤光栅氢气传感器在氢气浓度为10 000ppm、2 000ppm、400ppm时,中心波长漂移量分别对应为720pm、115pm、20pm,并在1min内达到最大漂移值,氢气浓度每变化0.01%,波长漂移分别达到7.2pm、5.7pm、5pm,氢气最低检测极限可达到0.04%.

一种新型的基片式高灵敏度FBG温度传感器

光纤布喇格光栅(FBG)是一种新型的光学无源器件,广泛用于传感测量领域。由于裸FBG灵敏度很低,需对其进行增敏封装处理。对此进行深入研究,提出了一种新型的高灵敏度FBG温度传感器。该传感器采用铝-超殷钢基片进行封装,即将热膨胀系数不同的铝和超殷钢作为基底材料,并设计成过渡配合结构。当铝片受热形变时,两者之间形成挤压力,该挤压力带动铝向纵向两端延伸,FBG所受应变增大,灵敏度得到提高。通过水浴加热实验对其进行验证,结果表明:该传感器的灵敏度系数得到较大提高,达到34.3pm/℃,是裸FBG的2.9倍,比常规铝片封装的FBG温度传感器提高了9.7pm/℃。

一种用于人体测温的高精度FBG传感器

设计并制作出一种用于人体测温的高精度光纤布喇格光栅(FBG)传感器,介绍了FBG温度传感的原理,描述了该传感器的性能。为测试不同封装材料和形式对FBG传感精度的影响,另外制作了3种FBG温度传感器,并进行了对比试验。

应力双折射对FBG传感器压力传感特性的影响

针对光纤布喇格光栅(FBG)发生弯曲应变实现压力(应力)传感检测的实际情况,对FBG与衬底材料全粘附和两点粘附耦合对压力传感特性影响进行了对比实验研究.结果表明,全粘附耦合会对传感器输入与输出响应特性产生较大的非线性影响,这种非线性影响主要来源于应力双折射、应力梯度等引起的谱展宽干扰.由实验结果得出,在压力为0～4 N测量范围内,采用全粘附耦合引起的FBG反射光谱的展宽约为0.28 nm;采用两点粘附耦合后,谱宽不随压力而变,而线性度较之全粘贴耦合时提高了1.89%.

表面式FBG应变传感器及其在高速公路桥梁工程中的应用

报道一种表面安装式光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器及其在高速公路高架桥的车辆载荷压力试验中的应用。提出了一种具备应变放大能力且可调节的不锈钢封装的应变感测弹性结构,布设有FBG的弹性圆筒结构位于传感器中间部分,其横截面积小于传感器其他部分,传感器的应变测量放大系数可通过改变圆筒结构的长度和横截面积来调节。将24个经过测试标定后的应变传感器和6个FBG温度补偿传感器安装在甬台温高速吊水沿大桥箱梁底部,并对大桥实施一系列车辆载荷作用下的静态和动态试验,传感器表现出了良好的测量能力,3种静态载荷工况下的桥梁底部应变大小以及3种动态载荷工况下的应变变化情况被清晰地展现出来,理论分析与实验结果一致。