光纤光栅传感应用中的波长编码信号解调技术

波长编码信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的核心技术之一。总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,分类评述了常用解调方法的工作机理、特点和性能。同时,提出了一种新的闭环反向锁定解调方法,它既具有高波长分辨率(优于2pm)的优点,又有效降低了系统成本。

基于光纤光栅的煤层瓦斯钻孔塌孔位置表征试验研究

钻孔瓦斯抽采是解决瓦斯超限问题的重要手段,受地应力、钻进扰动等影响矿井瓦斯抽采钻孔易塌孔变形,严重影响瓦斯治理效果。针对煤层瓦斯抽采钻孔塌孔位置难以监测的问题,提出了一种基于光纤光栅智能传感技术的钻孔塌孔监测技术。首先从光纤光栅传感器应力监测理论出发阐述了光纤光栅钻孔塌孔监测原理,在此基础上构建了基于光纤光栅的塌孔表征实验平台,开展了不同塌落煤量下3种光栅布置方式(0°、90°、180°)的钻孔塌孔监测模拟试验,研究了光栅测量波长偏移量、抽采流量随塌落煤量的变化规律,划分了钻孔塌孔等级。结果表明:光栅测点位于基体材料下方布置方式的塌孔监测准确度最高,此时中心波长偏移量Δλ与塌落煤量m的关系为m=3.017Δλ.抽采流量Q与波长偏移量Δλ的关系为Q=8.72E-7x^(3)+2.30E-4x^(2)-0.18x+30.以抽采流量衰减率为塌孔评判标准划分三级塌孔标准:Ⅰ级塌孔抽采流量衰减至90%,Ⅱ级塌孔抽采流量从90%衰减至50%,Ⅲ级塌孔抽采流量衰减至50%以下。最后,通过在潞安集团漳村煤矿2802工作面的现场试验验证了光纤光栅塌孔监测技术的有效性,发现钻孔30 d后塌孔位置分布与钻孔打钻完成后的初期期情况相近;在现场试验中,基于所提出的塌孔监测技术成功定位并修复了5个钻孔,修复后钻孔瓦斯抽采纯量较未修复前提升了37.79%。

基于差分校正的FBG测温网络系统设计

为了实现在大范围被测区域内实时温度监测的功能,选用光纤布拉格光栅（FBG）测温网络,同时,为了提高系统的温度测试精度和抗干扰能力,设计了基于差分校正的FBG测温网络系统。系统在原有测试结构的基础上,增加了校正光纤探头,从而针对任意位置上个别环境变化造成的温度误差进行校正。通过理论推导,差分校正值表达式被给出,并由此设计了差分校正算法。实验采用温度控制箱使被测区域温度从20℃变化为80℃,最小温度改变量为1.0℃。实验结果显示：回波中心波长产生的偏移量和温度之间大致每1.0℃的温度变化产生35-45 pm的偏移。差分校正型测温系统的温度检测误差为0.47%,优于传统的测温系统,并且基于差分校正的测温系统受局部环境影响很小,具有较高的系统稳定性。