基于RPC梁的准分布式光纤光栅传感器性能分析

目的研究内嵌预压式封装的准分布式光纤光栅(FBG)传感器在活性粉末混凝土(RPC)梁中的监测问题及评估其性能.方法以无粘结预应力RPC试验梁为载体,将5个FBG传感器串联并内嵌封装于梁内部钢绞线和钢筋中,构成准分布式传感网络,实现结构整体多点监测;对封装有准分布式FBG传感器的钢绞线进行重复张拉试验,观察传感器监测情况;对分别施加不同预应力的三根RPC梁进行两点集中加载试验,分析传感器对梁的监测情况.结果准分布式FBG传感器响应灵敏,应变-中心波长变化值拟合线基本重合,应变灵敏度与理论值非常接近,应变监测量程均能达到7500×10-6以上,可与钢绞线很好的协同变形;同一筋材各测点处FBG传感器的应变发展趋势基本一致,荷载-应变曲线图出现两处明显拐点,对应混凝土梁第一条裂缝出现和钢筋屈服时刻,与理论相符;FBG传感器监测稳定,与同测点位置的电阻应变片数据基本相同,且信号更加稳定.结论多点准分布式FBG传感器对RPC梁监测精准,稳定性好,该监测方法为预应力结构的分布式监测提供了新思路.

基于微波光子学的准分布式光纤传感解调技术

准分布式光纤传感系统在土木工程、能源勘测、航空航天、国防、化工等领域一直发挥着不可替代的重要作用。以微波光子学为基础的准分布式光纤传感解调技术被广泛应用于光纤复用系统的快速、高精度的信号解调与传感器定位。与传统的光学波长解调方案相比,该技术大幅提高了系统的解调速率,弥补了传统解调方法在传感器定位方面的缺陷。本文主要介绍了近年来国内外在基于微波光子学的准分布式光纤传感解调领域的研究进展,从光纤光栅准分布式传感系统和光纤法布里-珀罗准分布式传感系统两方面入手,对比分析了现有的数种微波解调光纤准分布式系统的优缺点,并对基于微波光子学的准分布式光纤传感解调技术的未来发展方向进行了总结与展望。

准分布式光纤振动传感系统信号增益均衡及稳定技术

针对准分布式光纤振动传感系统的各传感通道的增益差异,提出一种基于PI算法的多路信号增益均衡及稳定技术。通过合理设置算法的调节时间,确保传感系统正常工作的同时,消除了因光波偏振、相位等参数缓慢变化引起的增益变化。实验结果表明,四通道的复用系统,不同通道的最大增益差是1.6 V;每个通道增益波动幅度最大是2.3 V,波动周期是0.23 h。选取合适的PI控制器参数KP=0.01,KI=0.1,此时,PI算法的调节时间大约为4 s,增益波动幅度小于0.2 V。

基于准分布式光纤传感技术在黄土边坡监测中的应用

文章主要分析光纤传感技术的原理,结合边坡监测工程实例,分析研究光纤传感技术在黄土边坡深部位移监测特点,同时获取某些关键部位的位移变化信息,从而实现由点到线再到面的监测,获得黄土边坡体较完整的深部位移信息,及时掌握边坡的稳定状态,为光纤传感监测技术在深部变形的其他类似监测工程提供可以参考的施工经验,具有一定的工程应用价值。

分布式光纤生化传感技术发展

现有光纤生化传感器只获取单点生化物质含量,难以得到其空间分布信息,而沿光纤轴向连续分布成百上千只传感器的分布式生化传感方式可实现这一目标。从准分布式光纤生化传感入手,全面综述了分布式光纤生化传感在气体传感、折射率传感以及生物化学传感方面应用的最新进展。最后对分布式光纤生化传感器的发展前景与当前挑战进行了展望。分布式光纤生化传感研究有望引领当前单点分立式光纤生化传感研究向多点连续分布式方向发展,有望成为化学、生物、医学等领域强有力的新工具。

超弱反射光栅准分布式光纤传感系统研究

采用波长可调谐光源与光时域反射技术(OTDR)结合的方案,通过对光脉冲调制技术和光电转换电路的优化,实现了一种对超弱全同反射光纤光栅的准分布式解调系统。实验中,20个中心波长相近的超弱反射光栅间隔2m放置于约5.8km长的光纤尾端,该解调系统成功实现了对这些反射率仅为0.01%的超弱反射光栅高信噪比的解调与定位,并且测得的光纤布拉格光栅(FBG)中心波长随温度变化的线性度达到99.7%以上。

一种对偏振敏感的光频域反射光纤布拉格光栅传感系统解调方案

为解决光纤光栅传感系统对横向应变的测量问题,提出了一种基于光频域反射技术的对偏振敏感的准分布式光纤布拉格光栅传感系统解调方案,该方案通过跟踪光纤光栅传感系统的偏振相关损耗为横向应变的测量提供信息。建立了系统的理论模型,分析了均匀光纤布拉格光栅在准分布式系统中的偏振特性以及偏振敏感的解调系统原理,讨论了该方案在测量横向应变的优越性,以光栅长度和双折射量值作为参数,对传感系统的偏振相关损耗变化规律进行研究。研究结果表明,本文提出的方案可以为在准分布光纤光栅传感系统中根据偏振相关损耗的变化实现对横向应变的准确测量提供理论依据。

一种基于LabVIEW的准分布式光纤光栅传感解调系统设计

针对光纤布拉格光栅(FBG)准分布式传感解调系统进行了专门的研究。结合准分布式传感解调信息混杂、动态范围大等特点,自行搭建了FBG传感解调系统。以实验室现有的复合传感器为平台,基于Lab VIEW软件,开发出一种适用于光纤光栅准分布式传感解调的测试平台,使得承载有温度、压力、流量信息的波长变化智能区分,并通过相应计算将被测物理量实时显示。通过实验,对温度、压力、流量传感器分别进行了标定,得出相应的计算参数;通过综合实验,系统分辨出了不同物理量的波长值并直接显示被测量,实现了高精度可视化实时显示的目的,验证了系统设计的可行性与可靠性。

微波光子传感技术研究进展综述

微波光子学是一门研究光与微波相互作用的新型交叉学科,旨在利用现代光学技术实现高频宽带微波信号产生、传输、处理和测量.其中,微波光子传感是微波光子学一个重要的研究领域,它采用光学传感器实现温度、应变、压力等传感参量光域感知,基于微波光子技术实现光域传感信息到微波域的线性映射和转换,结合微波信号处理技术实现传感信号解调,具有传感精度高、测量速度快等显著优势.本文系统性地回顾了微波光子传感技术最新研究进展,介绍了各类微波光子传感技术的基本工作原理,并展望了未来的研究方向和发展趋势.

基于光频域反射技术的超弱反射光纤光栅传感技术研究

光纤光栅传感技术近年来的快速发展对复用容量和空间分辨率提出了更高的要求。采用超弱反射光纤光栅（FBG）结合光频域反射技术（OFDR）,实现了大容量、高空间分辨率的准分布式光纤光栅传感网络的解调。通过对拍频信号分离的优化和非线性矫正,利用拍频信号的频谱信息,实现了高空间分辨率的光纤光栅位置信息的提取,并进行各个光栅拍频信号时域上的分离,再结合希尔伯特变换还原光栅的反射光谱信息,实现光栅的波长解调。实现了单根光纤上200个间隔为20 mm、中心波长为1552.8 nm、反射率仅为0.1%的全同超弱反射光纤光栅的解调。实验结果表明,在-10℃~80℃的温度范围内,各个光栅的中心波长随温度变化的线性度达到99.6%以上。