基于超弱光纤布拉格光栅的声速测量方法

利用超弱光纤布拉格光栅对振动的敏感特性,提出了一种基于分布式光纤声学传感的声速测量方法。通过测量声速传递过程中不同超弱光纤布拉格光栅传感器接收到声音信号的时差来计算声速。该方法可以测量不同温度下的声速,其测量值与理论值误差小于0.5%。为声速测量提供了新的方法。

光频域反射与超弱光纤布拉格光栅技术的结构监测性能

为研究光频域反射(OFDR)和超弱光纤布拉格光栅(UWFBG)技术在桥梁钢结构中的监测性能,开展了H型钢梁弯曲测量实验。沿钢梁通长布设了四根光纤,在重、轻载工况下进行了钢梁四点加载受弯变形的分布式应变测量实验。结果表明,OFDR和UWFBG技术在钢梁分布式应变测量中均表现出较好的监测性能,相比应变片的测试结果,重载工况下OFDR和UWFBG的平均测量误差分别在3με和2με内,轻载工况下OFDR和UWFBG的平均测量误差分别在2με和1με内。0.9 mm紧套光纤和裸纤的测试结果相同。这表明紧套不会降低光纤的应变传递率。此外,通过实验设计可提高UWFBG技术测量结果的空间分辨率,提高程度取决于布设光纤自身的栅点密度和相邻光纤之间的相对栅点间隔。

基于超弱光纤布拉格光栅的高信噪比分布式振动传感系统

提出了一种基于超弱光纤布拉格光栅的高信噪比(SNR)分布式振动传感系统。该系统用3 dB带宽超过3.4 nm、反射率为10-5的在线制备啁啾光栅阵列作为传感光纤,通过典型双脉冲调制方式和3×3耦合器进行相位解调。为了消除激光器、调制器和光放大器等光学元器件带来的各类噪声干扰,结合最小均方算法和对称探测结构进行自适应滤波。实验结果表明,相比小波去噪算法,本算法能有效降低系统噪声,最大可将1 kHz解调信号的高频本底噪声降低40.1 dB,SNR达到96.5 dB;对于2 km长的传感光纤,系统在1~5 kHz的应变灵敏度可达到13.66 pε/√Hz。

基于超弱光栅传感阵列的钻机违法入侵地铁线路识别定位方法

实时监测和及时报警地铁线路上方钻机的违法入侵对地铁安全管理十分重要。分布式光纤传感技术是一种满足长距离、远程实时监测需求的有效手段。为及时发现和定位地铁线路上方钻机违法入侵,超弱光栅传感阵列被用于采集钻机入侵事件引起的分布式振动响应。基于钻机设备发动机的振动信号特征,提出了可实时识别并定位钻机违法入侵的方法。现场试验结果表明,提出方法具有抵抗地面及地下交通荷载干扰的能力,可以及时、准确地识别和定位模拟的钻机违法入侵事件。