用于光纤振动传感的盘片式振动增敏研究

目前光纤传感器增敏的研究方向主要从改变光纤自身结构和成分的角度出发或者借助外部封装工艺来实现增敏效果,导致传感器研发制作的成本和时间都会大幅提升。为满足地震勘探和结构安全监测中分布式光纤传感系统对振动测量的实际需要,设计了一种基于马赫—曾德尔干涉仪(MZI)光纤干涉的盘片式振动增敏结构,结合弹性力学与光纤弹光效应对其灵敏度进行了推导;使用有限元方法分析了盘片参数对灵敏度的影响,通过对增敏结构的合理设计及优化确定了盘片的尺寸。基于此结构设计的振动传感器有效工作频率范围为0.1~2.5kHz,灵敏度可达6988.2 rad/gn,对于60 m外的震源可以采集到有效振动信号,能够满足振动监测领域的实际需要以及系统运行的经济性。

基于光栅阵列振动传感的道面车辆监测研究

针对道面全时域监测手段的不足,提出了一种基于光栅阵列振动传感的道面车辆监测方法。该方法基于光栅阵列技术,通过将光栅阵列传感光缆布设道面底层,利用光栅阵列解调设备实现车辆振动行驶信息的获取。通过对车辆的行驶振动数据进行理论分析和实验研究,在有效滤波的前提下,可准确获取车辆行驶的轨迹,并进一步测得车辆行驶的速度、位置等信息。此外,通过设计基于图像的车辆跟踪识别算法,极大地消除了恶劣环境的影响,可实现监测路段全时全域的跟踪监测,为公路的智能化探索了一条新的道路。

具有偏振互易结构的温度不敏感型全光纤振动传感技术

文中提出一种具有温度自抑制功能的全光纤、微型化振动传感器,实现电力设备振动信号精确捕获。通过在保偏光纤上制作微型悬臂梁,将外部振动转为两个正交偏振态之间的相位变化,实现对外部振动的测量。为有效抑制环境温度对光纤传感器的干扰,在传感器中形成了偏振互易式光路结构,有效消除温度双折射而引入的相位误差。测试结果表明所提出传感器在100 Hz~6 kHz范围内具有平坦的响应频带,振动测量灵敏度达到87.76 mV/(m·s^(2)),且在25℃至60℃的温度范围内显示出优异的稳定性。为验证所提出传感器对电力设备振动的监测有效性,在实验室开展了变压器油中燃弧过程中设备外壳的振动冲击检测试验,试验结果表明传感器有效捕获燃弧过程设备外壳的振动波形,燃弧过程振动持续时间约为20 ms,振动主频率为800 Hz,最大振幅达4.2 m/s^(2)。

基于DFB激光器的振动传感系统改进PGC解调算法

相位生成载波(Phase Generated Carrier,PGC)解调算法是目前光纤干涉传感领域中重要的解调算法。针对目前PGC解调算法中光强扰动和调制深度影响信号解调准确度的问题,提出了一种改进的PGC解调算法(PGC-Ameliorated),并搭建了基于分布反馈(Distributed Feedback,DFB)激光器的振动传感系统进行实验验证。实验结果表明,当被测振动信号的频率为800Hz时,该算法信噪比为57dB,优于微分交叉相乘(Differential and Cross Multiplying,DCM)算法和反正切(Arctan)算法近20dB。在不同光强下,该算法解调信号幅值波动范围在±0.02rad;在不同调制深度下,该算法总谐波失真最小为0.61%,信纳比最大为25.9dB,相比于DCM算法和Arctan算法具有更低的总谐波失真和更高的信纳比。

工作场所手传振动测量存在问题及对策

手传振动是我国主要的物理性职业病危害因素之一。近年来,手传振动测量已纳入职业卫生技术服务工作中,但手传振动测量依然存在问题。本文从测量标准,测量仪器,检测机构和人员的能力等方面分析工作场所手传振动测量存在的问题,并提出解决对策,为提高手传振动测量质量提供参考。

基于知识图谱的分布式光纤振动传感技术现状与发展分析

分布式光纤振动传感技术是基于光时域反射(OTDR)技术的一种传感技术,而基于相位敏感型的光时域反射技术(Φ-OTDR)系统具有灵敏度高、抗腐蚀、抗电磁干扰等特性,而且Φ-OTDR系统定位精度高、成本较低、数据处理相对简单、监控距离长。因此,基于Φ-OTDR的分布式光纤振动传感技术愈发受欢迎,在边界安防、管道监测、结构健康监测、地震波勘探等领域与整合,将其转化为简单、清晰的“实体、关系、实体”的三元组,最后聚合大量知识,从而实现知识的快速响应与推理。

基于Φ-OTDR分布式光纤振动传感技术及其在公路边坡落石监测中的应用研究

本文通过对Φ-OTDR分布式光纤振动传感技术进行分析,对高功率、高稳定性激光脉冲光源、高速数据采集分析技术、提高信噪比方法、不同振动信号的波形及数据库样本分析、传感光缆的铺设技术进行研究,同时对信号传输、现场告警,视频联动技术进行研究,提出一种基于Φ-OTDR分布式光纤振动传感技术的公路边坡落石监测系统架构,整个系统由五个部分组成:光纤传感振动监测子系统、视频监测子系统、现场通讯子系统、现场告警子系统及后端软件平台。落石监测系统最终应用于南投落石监测项目中,实时监测公路边坡落石情况,提醒来往车辆人员注意安全,并将落石告警信息和现场短视频传送给运维人员line/微信端,提高运维效率。通过一段时间的持续观察,落石监测准确率可达95%以上。

复合型分布式光纤振动侦听传感技术在长输油气管道的应用研究

随着我国社会经济的不断发展和进步,从而使得对于能源的需求也越来越大,特别是油气资源。在运输油气资源的过程当中,因为管道具有自身的一些优势,所以它成为了运输油气资源的一种非常重要的手段。但是在实际的运输中,因为很多人为因素和自然因素,经常都会发生管道泄漏的事故,这样对于环境的污染以及人们的生命财产都有非常严重的影响。文章主要针对复合型分布式光纤振动侦听传感技术在油气长输管道泄漏监测技术进行研究和分析。

高振动激发态的V-V传能研究——Ⅱ.CO(v)向H_2O的振动传能

利用时间分辨 Fourier红外发射光谱仪(TR FTIR),对高振动激发的 CO(υ)向 H_2O的传能反应进行了研究.传能给体分子CO(υ)193 nm激光光解CHBr_3和O_2后的次级化学反应产生.CO(υ→υ-1)的红外发射由TR FTIR跟踪检测.实验中没有观察到H_2O的振动激发.利用光谱拟合方法,得到每一延时CO(υ=1～8)的振动布居,进而求出CO各个振动激发态的相对布居随时间的演化关系.在单量子跃迁模型的基础上,利用微分法得到室温下CO(υ=1～8)向H_2O的传能速率常数.至少有2个原因导致CO(υ)向H_2O弛豫的异常快的速率:H_2O的转动对振动能隙的补偿;CO和H_2O分子间形成一定寿命的络合物.结合SSH理论和ab initio计算,对CO向H_2O的传能机理进行了解释.

光纤光栅振动传感实验研究

采用匹配光纤光栅解调的方法 ,对光纤光栅振动传感进行了实验研究 .实验结果表明 :采用本实验中振动传感器的结构 ,在低频范围内是可行的 .

分布式光纤振动传感技术及发展动态

从工程结构安全监测到输油管线的维护以及地震监测,振动传感器发挥着重要作用,可以实现以往需要大量人力物力和时间的监测。而分布式光纤振动传感器具有许多优于传统振动传感器的地方,应用前景广阔,近年来成为光纤传感领域的研究热点。本文主要介绍了分布式光纤振动传感器的实现方法与相关技术,并展望了分布式振动传感技术未来的发展方向和应用领域。

低频高灵敏度光纤Bragg光栅振动传感器设计

为实现对低频振动信号的准确测量,设计了一种新型的双光纤光栅振动传感器.首先,理论分析了传感器的灵敏度和谐振频率.其次,使用ANSYS数值模拟软件分析了传感器的灵敏度和谐振特性.最后,根据分析结果设计了光纤Brgg光栅振动传感器,并通过实验研究了传感器的幅频特性、线性响应、温度自补偿特性和抗横向干扰特性.实验结果表明:传感器在10~130Hz范围内加速度灵敏度为231.48pm/g,线性度为99.98%;-20~60℃范围内,具有良好的温度自补偿能力;同时,该传感器具有较强抗横向干扰能力,横向引入误差小于3.47%.

数字网络型光纤振动传感系统

设计了一种新型光纤振动传感系统,该系统借鉴光通信中的无源光网络(PON)技术、光纤时分和波分混合复用传感侦测技术组建了数字网络型无源传感网络,系统传感单元的最大容量为32×8,有效地扩大了传感范围,实现了多传感单元系统化的集中管理,在处理算法中采用动态阈值自适应管理,可以根据环境变化实时改变阈值。在报警处理中,采用声、光、无线等多种报警技术,避免漏处理。实验结果表明:该系统工作稳定,集成化程度高,能够有效实现多传感单元、多类型入侵事件的有效报警。

光栅微振动测试传感技术的研究

提出了一种微弱地震波信号新的检波理论和方法 .设计了一种测微振动传感器 ,采用光栅谐振子为敏感元件 ,将地震的机械信号转换成光调制信号———莫尔条纹 ,再用光电器件将其转换成数字化电信号 .采用 80倍细分技术 ,使传感器分辨力达到 12 5nm ;用MATLAB软件对PIC单片机记录的信号进行振动过程重构 .结构中设计了横向限振片和光栅调节器 ,对光栅间隙、光栅间纵横向夹角进行调节 ,有效地限制了光栅间隙及角度的变化产生的误差 .同时也校正了光栅的累积误差 .有效地抑制了横向振动 ,提高了系统精度 ,同时可降低对该系统的横向限振要求 ,有利于结构设计 .由于该传感器直接将地震的机械信号以脉冲数字信号输出 ,避免了器件精度不同对传感器输出数据质量的影响 ,简化了组装工艺 .重点介绍了光栅数字地震检波器的结构设计、理论分析、辨向细分技术等 .

手传振动对外周循环功能的影响及其与植物神经功能关系的研究

为探讨手传振动对外周循环功能与植物神经功能的关系 ,对 39名金矿凿岩工人进行了冷水试验前后手部红外摄像及心率变异性的研究。结果表明 ,白指组、接振组SDANN较对照组明显降低 ,LF/HF较对照组明显增高 ,且均以白指组变化最甚 (P <0 0 5 ,P <0 0 1) ;冷水试验前、后白指组、接振组皮肤温度较对照组明显下降 ,其中白指组降低最甚 (P <0 0 5 ,P <0 0 1)。

分布式光纤振动传感系统中数据采集及信号处理系统设计

本文主要介绍了一套分布式光纤振动传感系统中的数据采集及信号处理系统,该系统设计采用高性能的运算放大电路完成光电信号调理,以高精度差动模数转换器AD9246完成模数转换工作,并选用高性能FPGA作为核心逻辑控制器,并以低功耗的OMAP-L137作为CPU负责振动数据计算、网络通讯等工作,从而使该-OTDR分布式光纤振动传感系统测量范围扩展到25 km范围。本文通过计算相邻测点振动增量方法检测是否发生了振动入侵,提高了分布式光纤振动入侵检测的灵敏度。该设计方法提高分布式光纤振动传感系统的信噪比,使得该系统振动检测灵敏度提高、抗干扰能力增强,因此该分布式光纤振动传感系统可以用于实际工程的振动监控。

基于FPGA和DSP的微振动传感器信号采集系统设计

为实现对双M-Z型光纤微振动传感器的振动信号进行实时检测和处理,提出一种基于FPGA和DSP的数据采集和实时处理系统。通过描述系统的硬件设计原理和寄存器配置,以及软件框架和流程,介绍了系统的设计和实现方法。经验证,该系统实现对微振动传感器的实时数据采集并实时进行信号处理,能满足微振动传感器系统对实时性的要求。该系统具有可重构性,方便实现不同算法。

光纤光栅型振动传感中的温度补偿研究

提出了一种光纤光栅振动传感中的温度补偿方法,用两个光纤光栅进行应变差动,温度影响作为共模量得到抑制。实验结果表明,补偿后在345℃范围内所测波长差变化量仅为0.03nm,敏感度降低到补偿前的1/14,振动频率达到715Hz时仍能检测到不失真的波形。讨论了影响频带宽度和灵敏度的主要因素。

一种新颖的光纤光栅振动传感方法

提出了一种用普通 F- P腔半导体激光器和与之纵模匹配的光纤 Bragg光栅为传感单元的振动传感方法。设计一个特殊机构放大振动产生的应变 ,实验结果证明 ,它能够提高检测灵敏度 ,适合于远距离微小振动的检测。振动频率达到 715 Hz、输入振动驱动功率为 2 m W时 ,仍能检测到不失真的振动信息。

φ-OTDR振动传感系统中的相位模糊问题

针对φ-OTDR振动传感系统中的相位模糊问题,推导了背向瑞利散射光功率与干涉光场相位差、干涉光场相位差与光纤应变的关系式,分析了相位模糊现象的发生原因及表现形式,研究了相位模糊对传感系统性能的影响及系统最大可检测应变与空间分辨率的关系,并进行了仿真验证。结果表明:相位模糊是限制系统应变测量范围的主要因素,它会引起振动频率的误判和振动幅度的测量错误,还可能导致大应变信息的漏报;系统空间分辨率越高,应变测量范围越大,说明φ-OTDR振动传感系统适用于高空间分辨率振动的测量。研究结果为φ-OTDR振动传感系统参数设计和系统优化提供了理论参考。