一种耐高温光纤Bragg光栅温度传感器

分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0～230℃,且具有很高的稳定性,经10次等精度测量,其灵敏度值的波动不超过0.06%。可应用于高温环境下测量温度的变化。

一种新颖封装的耐高温光纤Bragg光栅温度传感器

分析了光纤Bragg光栅的传感原理,将光纤光栅置于细钢管通过一种耐高温胶粘结细钢管两端使光纤光栅在高温下不脱落,并通过细钢管上的中间螺纹给光纤光栅施加预应力,使光纤光栅在温度变化过程中一直保持张紧状态,保证传感器有很好的重复性和良好的线性.实验结果表明该FBG光纤光栅温度传感器灵敏度为0.0252nm/℃,有良好的重复性和线性,温度测量范围达200℃以上,可应用在高温环境测量温度的变化.

贴片封装的光纤Bragg光栅温度传感器

分析了光纤Bragg光栅的传感原理，提出了一种基于铍青铜片封装的光纤光栅温度传感模型。通过用一种耐高温胶将FBG粘贴在膜片材料上，使FBG在温度变化过程中一直保持张紧状态，保证FBG温度传感器有良好的重复性和线性。在20～200℃范围内进行温度实验，实验结果表明，FBG反射波长与温度有很好的线性关系，该温度传感器的温度响应灵敏度为0．0315nm／℃．实验拟舍值与理论值之差仅占理论值的2．9％。该传感器的温度测量范围大，可应用在油气井下较高温度环境的测量。

双光纤Bragg光栅用于FBG型传感器的温度补偿

理论分析了FBG型传感器的温度应变交叉敏感机制,利用温度和应变响应相同的光栅对实现了光纤Bragg光栅应力/应变传感器的温度补偿,有效的消除了交叉敏感对FBG型传感器测量精度的影响,有利于光纤Bragg光栅传感器的实用化。

光纤Bragg光栅温度传感器在硅橡胶绝缘子温度特性研究中的应用

当硅橡胶绝缘子长期工作在恶劣的环境中时,会导致硅橡胶绝缘子产生发热现象。为了检测硅橡胶绝缘子的工作温度,将光纤Bragg光栅分别粘贴于硅橡胶绝缘子的上、下两端和伞群部分。温度特性实验结果表明:在15 kV电压作用下,硅橡胶绝缘子温度发生变化,从而使得光纤Bragg光栅中心波长产生相应的移位。金属棒上、下两端和伞群部分在无污染情况下温升分别为1.8℃、2.1℃和0.5℃;在凝露情况下温升分别为2.3℃、2.7℃和0.7℃;在Ⅱ级污秽等级情况下温升分别为3.5℃、4.1℃和0.9℃;破坏后的伞群部分在三种情况下的温升分别为4.9℃、5.5℃和7.1℃。光纤Bragg光栅温度传感器可有效的检测硅橡胶绝缘子的工作温度,反映硅橡胶绝缘子的工作状态。

铠装光纤Bragg光栅温度传感器的研究

裸光纤Bragg光栅(FBG)的温度灵敏度约为10pm/℃。在铠装FBG温度传感器中,光栅粘贴于热膨胀系数较大的金属片(如Cu和Al)表面的线槽内。金属片受热膨胀将衍生出光栅的轴向热应变,从而提高光纤光栅的温度响应灵敏度。在采用波分复用技术中的FBG的传感网络方案中,串联的3只光栅均置于温度控制器中。实验表明:当温度从20℃升至80℃时,Cu制和Al制铠装FBG温度传感器的表观温度灵敏度分别约提高34. 3, 42. 7pm/℃,测量重复性分别为2. 3, 2. 8pm。

钢管套装光纤Bragg光栅温度传感器

为避免外加应力应变对温度传感器光栅的影响,提出了一种利用双钢管套装来隔离外加应力应变的方法。传感器两端留有尾纤,可实现多个传感器波分复用。为了防止因温度和外加应力应变所导致的套管形变而产生光纤拉伸,封装在两个钢管中的预留光纤长度应大于0.69mm。实验结果表明,温度在0℃~80℃之间变化时,灵敏度达到10pm/℃,线性度较好,可实现对环境温度的高精度连续监测。

光纤Bragg光栅温度传感器封装方法研究

封装方法的研究对于光纤光栅应用于温度传感有着重要的意义。封装后的光纤光栅温度传感器必须具备良好的线性度和重复性。提出了一种使用细钢管进行封装的新方法。研究中发现,在封装时通过给光纤光栅施加预张力可以使封装后的光纤光栅温度传感器具备良好的重复性。实验表明:采用此方法封装的光纤光栅温度传感器具有良好的线性度和重复性,具有实际应用价值。

聚合物封装的高灵敏度光纤——Bragg光栅温度传感器

将光纤光栅封装于一种有机聚合物基底中,制成温敏元件,测量了20～100℃不同温度下光纤光栅的反射谱。由于基底材料的带动作用,封装后的光纤光栅温度灵敏度为83.07×10^(-6)/℃,是相应裸光纤光栅的12.3倍。

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。

双套管式光纤Bragg光栅温度传感器的仿真设计与研制

光纤传感器测量温度变化时为消除外加应力应变对温度产生的影响,设计了双套管式光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器,双层结构用来隔离外加应力应变。对温度传感器建立平衡态模型,并进行有限元热分析,仿真结果分析表明,当温度从20℃跃变到70℃、70℃跃变到20℃时,温度响应时间分别为t0.9=50±1s、t0.9=60±1s。并与水浴法测温实验结果(t0.9=52s、t0.9=63s,灵敏度为9.8410-3nm/℃,线性度为99.88%)相比较,时间偏差小于3s。

基于聚合物薄膜的光纤Bragg光栅甲醇传感器

为了稳定准确地检测甲醇蒸汽浓度,该文提出了一种基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜的光纤Bragg光栅(FBG)甲醇传感器。首先使用氢氟酸腐蚀部分包层,在栅区表面涂覆一层PMMA薄膜;然后构建测量系统,建立了传感器检测甲醇蒸汽的理论模型;最后引入温度补偿单元,消除温度对甲醇蒸汽浓度测量产生的影响。实验研究了PMMA薄膜厚度和温湿度对传感器灵敏度的影响,测试了传感器的响应时间、选择敏感性和检测下限。研究结果表明,在甲醇质量浓度为20~160 mg/L时,传感器的中心波长漂移与浓度间具有线性关系(线性系数R2=0.992)。在温度20~40℃,相对湿度40%~80%时,传感器能够准确检测甲醇蒸汽浓度的变化,其灵敏度为0.292 pm/(mg·L^(-1)),相对误差为9.3%,检测下限为20 mg/L。

一种差动式光纤Bragg光栅渗压、温度双参量传感器

设计了一种差动式双光纤Bragg光栅渗压、温度双参量传感器。在渗压作用下,波纹管产生一个轴向位移,并传递给等强度悬臂梁的自由端,使等强度悬臂梁产生一个挠度变化,带动粘贴在悬臂梁上下表面的光纤Bragg光栅的中心波长发生移位。通过检测两只光纤Bragg光栅中心波长的差值来获得渗压;通过检测两只光纤Bragg光栅中心波长的平均值来获得环境温度。传感器测试表明,传感器对渗压的灵敏度为1.982 nm/MPa,线性度约为0.97%,重复性为1.5%;传感器对温度的灵敏度为0.009 5 nm/℃,线性度约为3.4%。该传感器利用差动结构并结合适当的数据处理实现了对渗压与温度的双参量检测。

光纤光栅温度传感器溯源性标定方法的研究

针对光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器的溯源性标定问题,研发了一套光纤温度传感仪表智能检测平台,对FBG传感器进行在线校准。检测平台同步分析传感器标定过程中波长变化量及量值转换后物理参量变化量,并利用最小二乘法拟合得出传感器静态标定指标。通过对标定过程中不确定度的分析,将标定结果溯源到国家基准。实验结果表明,通过光纤温度传感仪表智能检测平台标定得到的FBG温度传感器的灵敏度为9.824×10-3nm/℃,线性度为99.91%,校准装置的测量不确定度为0.1℃。

变压器绕组光纤光栅温度传感器的优化设计

基于光纤光栅原理,研制了直接测量变压器绕组内部温度的光纤传感器,对传感器的封装工艺、材料进行了优化设计,解决了热力场和应力影响问题。经过温度标定实验,对光纤温度传感器进行了温度校准。现场实验表明,光纤温度传感器与电子传感器的测量温度能够保持较好的一致性和重复性,测量灵敏度小于0.1℃,测量精度可达到±0.5℃,满足变压器绕组内部温度的实时在线检测要求。

光纤Bragg光栅温度传感器在井温测量中的应用

油气井温度数据在地质资料解释和油气井监测方面作用明显。但传统的井温测量仪器在井温测量时存在灵敏度不够高、不能在极限环境使用等缺点。光纤Bragg光栅温度传感器作为新一代温度测量技术的代表,具有体积小、质量轻、抗辐射等传统测量仪器无法比拟的优势,本文对其传感原理、传感器结构、应用等方面做了阐述。

用于高温环境的压力式光纤光栅温度传感器设计

针对传统压力式温度计在实际应用中易受电磁干扰和环境温度影响的问题,设计了一种适合高温工作环境的气体压力式光纤Bragg光栅温度传感器。该传感器在压力式温度计的结构基础上将压力敏感元件替换为传压杆及等强度悬臂梁,建立传感器理论数学模型并进行测温试验,将实测值与理论值进行比较,证明该传感器的设计可行,可用于有特殊环境要求的温度检测。

基于翼表温度测量的光纤Bragg光栅传感器研究

根据可变体机翼翼表温度检测范围-60～+80℃的要求,提出了一种基于铝板片封装的光纤Bragg光栅(FBG)温度增敏传感装置。该装置采用耐高温环氧树脂胶将FBG粘贴在铝板片U槽中,并预热60℃、保持30min以保证FBG温度传感增敏装置线性和重复性。研究及试验结果表明,在翼表工作环境温度范围内,该模型理论与实测温度灵敏度分别为28.16pm/℃和29.03pm/℃。与裸光栅相比,其增敏倍数分别为2.540倍和2.636倍,增敏倍数误差为3.78%,反射波长与温度的线性度达到0.999 3。因此,在翼体工作环境温度范围内尤其低温环境-60～0℃间,该温度增敏传感装置能满足检测所需精度。

光纤Bragg光栅倏逝波传感器

提出光纤Bragg光栅(FBG)倏逝波传感器测量化学溶液折射率的方案,研究Bragg反射波长的漂移量与光栅包层直径之间的关系,理论分析得出:光栅包层直径越小,Bragg波长的漂移量受外界折射率变化的影响越大。用氢氟酸溶液腐蚀光栅包层的方法,制作不同包层直径的光纤Bragg光栅倏逝波传感器。实验表明:在相同的外部折射率变化范围内,光栅直径越小,传感器的折射率灵敏度越高,实验结果与理论分析一致。

基于LabVIEW的FBG温度传感器数据采集系统设计

针对光纤B ragg光栅(FBG)温度传感器实时监测过程中,对数据采集和处理的快速、准确的要求,提出了一种基于虚拟仪器技术的实时数据采集处理系统设计方案。该方案在首先考虑FBG温度传感器原理的基础上设计了数据采集处理系统,应用虚拟仪器软件LabVIEW语言编写程序,实现了对数据采集系统的控制与处理。对FBG温度传感器的实验测试表明:所设计的系统能够满足FBG传感器实时数据采集和处理的要求。