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面向低频振动测量的双光纤光栅加速度传感器研究
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作者 于瑞红 姚振静 +3 位作者 罗青山 王妍 罗鑫 邱忠超 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第8期157-163,共7页
低频振动测量对地震海啸等灾害预警、地质勘探和能源开发等领域具有重要意义。针对现有FBG加速度传感器测量低频振动时灵敏度较低的问题,提出一种高灵敏度低频双FBG加速度传感器。采用十字簧片作为拾振结构,理论分析传感器的振动响应特... 低频振动测量对地震海啸等灾害预警、地质勘探和能源开发等领域具有重要意义。针对现有FBG加速度传感器测量低频振动时灵敏度较低的问题,提出一种高灵敏度低频双FBG加速度传感器。采用十字簧片作为拾振结构,理论分析传感器的振动响应特性,给出传感器的谐振频率和灵敏度公式。建立传感单元的数学模型,对传感单元结构参数进行优化,并利用有限元仿真验证理论分析结果,最后制作传感器实物并对其进行性能测试。结果表明,传感器固有频率为65 Hz,在3~45 Hz频段具有平坦的灵敏度响应,动态范围为73 dB@10 Hz,灵敏度为1498.29 pm/g,线性度为0.9998,横向串扰为–33.99 dB,能够满足工程中低频振动检测的要求。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fbg) 加速度传感器 十字簧片 低频振动
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基于光纤布拉格光栅与长周期光栅并联的集成光学传感器(英文) 被引量:16
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作者 梁居发 敬世美 +3 位作者 孟爱华 陈超 刘云 于永森 《中国光学》 EI CAS CSCD 2016年第3期329-334,共6页
为了提高光纤传感器的性能和进一步缩小传感器的尺寸,通过实验制备出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)与长周期光栅(LPG)并联的新型集成光学传感器。该传感器中的FBG和LPG是利用飞秒激光直写技术直接在普通单模光纤中刻写的。FBG和LPG是并... 为了提高光纤传感器的性能和进一步缩小传感器的尺寸,通过实验制备出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)与长周期光栅(LPG)并联的新型集成光学传感器。该传感器中的FBG和LPG是利用飞秒激光直写技术直接在普通单模光纤中刻写的。FBG和LPG是并联关系,因此很大程度地缩小了传感器的长度。外界的温度和折射率的变化会引起FBG和LPG的谐振峰波长位置发生变化,据此对该集成传感器进行温度和折射率测量。实验结果表明:FBG谐振峰对折射率和温度的灵敏度分别为0 nm/RIU和12.98 pm/℃,而LPG在1 555 nm附近谐振峰对折射率和温度的灵敏度为196.46 nm/RIU和10.93 pm/℃。因此,根据双参数传感矩阵,该传感器可以对温度和外界折射率进行同时传感。 展开更多
关键词 集成光学传感器 光学布拉格光栅(fbg) 周期光栅(LPG) 飞秒激光
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基于长标距光纤光栅传感器的连续梁桥监测技术 被引量:20
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作者 魏洋 卢海鹏 +2 位作者 刘小明 端茂军 李国芬 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2231-2238,共8页
对光纤光栅传感器的原理进行理论分析,提出长标距光纤光栅传感器的概念,提出长标距光纤光栅传感器的制作工艺,分析长标距光纤光栅传感器的应用特点,将长标距光纤光栅传感器应用于大跨径预应力混凝土连续梁桥的施工过程与长期监测,优化... 对光纤光栅传感器的原理进行理论分析,提出长标距光纤光栅传感器的概念,提出长标距光纤光栅传感器的制作工艺,分析长标距光纤光栅传感器的应用特点,将长标距光纤光栅传感器应用于大跨径预应力混凝土连续梁桥的施工过程与长期监测,优化提出布设方案及布设施工工艺,对桥梁关键截面的应力监测数据与理论数据进行对比分析,结果表明长标距光纤光栅传感器具有实测数据稳定、可靠、精确和准分布等优点,能实现对桥梁应力、温度等多项内容的实时监测,是一种有效的结构监测传感器。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 标距 监测 应力 连续梁桥
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光纤布拉格光栅应变传感器的灵敏性及疲劳可靠性研究 被引量:15
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作者 黄国君 殷昀虢 +1 位作者 戴锋 阚常珍 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期45-47,共3页
分别采用金属和聚合物材料研究了封装材料对布拉格光纤光栅 (FBG)传感器灵敏性的影响 ,并通过加速疲劳实验对传感器安装工艺的疲劳可靠性进行了研究。结果表明 :焊接安装的金属封装FBG应变传感器具有良好的灵敏性及其长期稳定性 ,是海... 分别采用金属和聚合物材料研究了封装材料对布拉格光纤光栅 (FBG)传感器灵敏性的影响 ,并通过加速疲劳实验对传感器安装工艺的疲劳可靠性进行了研究。结果表明 :焊接安装的金属封装FBG应变传感器具有良好的灵敏性及其长期稳定性 ,是海洋结构、桥梁等动载环境下工作的结构长期安全监测的理想器件。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 应变传感器 灵敏性 疲劳可靠性 安全监测 fbg 安装工艺
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粘贴于薄板表面的光纤布拉格光栅应变传感器误差修正 被引量:7
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作者 吴入军 付昆昆 +1 位作者 郑百林 孙佃亮 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期747-755,共9页
考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响,本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论。由于光纤应变与薄板应变并不相等,故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传... 考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响,本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论。由于光纤应变与薄板应变并不相等,故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传感器的测量精度。建立了粘贴于薄板表面的FBG传感器应变传递理论,分析了FBG传感器与薄板之间的相互作用;利用有限元法(FEM)和实验法验证了理论的正确性。最后,分析了薄板参数对应变传递率的影响。结果显示:FEM解与理论解的误差在4%以内,实验值和理论解误差在5%以内,应变传递率随着薄板厚度和弹性模量的增加而逐渐增大。该理论模型完全满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fbg)传感器 应变传感器 应变传递率 剪应力 误差修正
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一种布拉格光纤光栅加速度传感器 被引量:16
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作者 戴锋 黄国君 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期26-27,共2页
本文介绍了一种基于布拉格光纤光栅 (FBG)的加速度传感器设计。为了克服等截面悬臂梁的局限性 ,该设计采用等强度悬臂梁的形式。结果表明 :该种光纤加速度传感器具有良好的稳定性和较高的分辨率 (0 .0 0 5g) ,适合海洋平台等大型工程结... 本文介绍了一种基于布拉格光纤光栅 (FBG)的加速度传感器设计。为了克服等截面悬臂梁的局限性 ,该设计采用等强度悬臂梁的形式。结果表明 :该种光纤加速度传感器具有良好的稳定性和较高的分辨率 (0 .0 0 5g) ,适合海洋平台等大型工程结构的加速度测量。 展开更多
关键词 布拉格光纤光栅 fbg 加速度传感器 悬臂梁 分辨率 设计 稳定性
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光纤布拉格光栅传感器拉力和温度交叉关系的研究 被引量:3
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作者 韩桂华 刘艳微 陈九菊 《黑龙江工程学院学报》 CAS 2012年第4期38-41,共4页
在光纤光栅传感器的应用中,是由拉力还是由温度引起的波长测量值的变化是很难区分的。用定义拉力和温度的相关函数方法,把温度因素从波长与温度、拉力的交叉关系中分离出来,对光纤布拉格光栅的拉力和温度之间的相关特征进行理论研究,并... 在光纤光栅传感器的应用中,是由拉力还是由温度引起的波长测量值的变化是很难区分的。用定义拉力和温度的相关函数方法,把温度因素从波长与温度、拉力的交叉关系中分离出来,对光纤布拉格光栅的拉力和温度之间的相关特征进行理论研究,并用实验装置进行实验数据的测定。实验中,拉力在1 000~16 000με,温度在1~30℃之间时,相关函数项的实验数据与理论计算基本一致。这样,当光纤布拉格光栅(FBG)类型的传感器被应用于探测比较大的建筑物的结构形态时,温度和拉力之间的相互影响就可以用这种方法被估算出来。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fbg) 拉力和温度的关系 相关函数 传感器
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长标距光纤布拉格光栅应变监测研究 被引量:1
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作者 陈晓军 丁克勤 +1 位作者 陈光 李娜 《电子测试》 2013年第3期144-145,147,共3页
一些大型工程结构体积大、跨度长,传统的小标距光纤布拉格光栅应变传感器很难监测整体应变。长标距光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器作为光纤光栅传感器的一种以其高精度和更大测量范围受到了关注。本文首先介绍FBG传感原理,然后对长标距... 一些大型工程结构体积大、跨度长,传统的小标距光纤布拉格光栅应变传感器很难监测整体应变。长标距光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器作为光纤光栅传感器的一种以其高精度和更大测量范围受到了关注。本文首先介绍FBG传感原理,然后对长标距和短标距FBG应变传感器进行应变监测研究,同时利用引伸计对应变进行监测。结果表明同短标距FBG应变传感器相比长标距FBG应变传感器测得的应变和引伸计测得的应变更接近,反射波长和应变具有更好的相关性,相关系数为0.9997优于短标距传感器相关系数0.9992。长标距FBG传感器更适合对结构整体应变监测。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 标距 应变 引伸计
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基于光纤布拉格光栅加速度传感器的研究进展 被引量:4
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作者 白龙 杨华勇 +1 位作者 罗洪 马明祥 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期767-771,共5页
随着光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的飞速发展,基于FBG技术的加速度传感器成为了一个新的研究和发展的方向。理论分析了FBG加速度传感器的基本原理,重点介绍了基于FBG理论开发的加速度传感器探头结构的研究进展,分析了探头结构的传感机... 随着光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的飞速发展,基于FBG技术的加速度传感器成为了一个新的研究和发展的方向。理论分析了FBG加速度传感器的基本原理,重点介绍了基于FBG理论开发的加速度传感器探头结构的研究进展,分析了探头结构的传感机理及性能指标,指出了实际应用存在的关键技术问题,并对未来的发展进行了展望,为设计新型探头结构及探头的实用化提供了借鉴。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤布拉格光栅(fbg) 加速度传感器 探头结构
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光纤布拉格光栅应变传感器的低温特性 被引量:3
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作者 倪正华 叶晓平 +2 位作者 徐敏 黄荣进 李来风 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期11-14,共4页
研制了一种新颖的菱形光纤布拉格光栅(FBG)低温传感器。采用有限元方法分析了这种结构的力学性能和温度特性。将该装置置于低温(液氮)拉伸设备中,实验研究了这种封装形式的低温应变特性。采用光纤布拉格光栅网络分析仪和低温应变仪,分... 研制了一种新颖的菱形光纤布拉格光栅(FBG)低温传感器。采用有限元方法分析了这种结构的力学性能和温度特性。将该装置置于低温(液氮)拉伸设备中,实验研究了这种封装形式的低温应变特性。采用光纤布拉格光栅网络分析仪和低温应变仪,分别测量了液氮温度下菱形应变传感器的波长变化量和应变变化值,测得其应变系数为-0.718 5με/pm,线性度达到0.999 8。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fbg) 应变传感器 液氮
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光纤布拉格光栅传感器优化方法研究
11
作者 韩小雨 李田泽 《现代电子技术》 北大核心 2018年第23期161-164,共4页
光纤布拉格光栅传感器(FBGS)是光纤传感器的一种,可以实现对温度、应变等物理量的直接测量,但存在精度和反射功率低及交叉敏感等问题。提出一种新的算法,该算法基于传感器系统及Matlab工具,使用新的流程表达式对传递矩阵法(TMM)和耦合... 光纤布拉格光栅传感器(FBGS)是光纤传感器的一种,可以实现对温度、应变等物理量的直接测量,但存在精度和反射功率低及交叉敏感等问题。提出一种新的算法,该算法基于传感器系统及Matlab工具,使用新的流程表达式对传递矩阵法(TMM)和耦合模式理论(CMT)进行编程,其主要目的是寻求更高的反射功率及精度。结果表明,所提出的算法可有效优化FBGS窗口轮廓,有助于获得更好的结果。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅传感器 耦合模式理论 转移矩阵法 传递矩阵法 fbgS优化 MATLAB
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基于温度自补偿原理的光纤布拉格光栅压力传感器
12
作者 胡巍 童杏林 《数字技术与应用》 2013年第12期45-48,共4页
本课题研究了温度自补偿对FBG压力传感器的作用。在压缩和牵拉FBG或温度变化时,FBG周期与反射率会发生变化,从而使光纤光栅中心波长相应漂移。本课题设计的FBG传感器,可以用来分析中心波长漂移与水位的对应变化关系,同时消除环境温度与... 本课题研究了温度自补偿对FBG压力传感器的作用。在压缩和牵拉FBG或温度变化时,FBG周期与反射率会发生变化,从而使光纤光栅中心波长相应漂移。本课题设计的FBG传感器,可以用来分析中心波长漂移与水位的对应变化关系,同时消除环境温度与结构热膨胀的影响。与通常的FBG传感器相比,该传感器的结构用来消除温度对压力测量结果的影响,实现温度的自补偿,对于解决温度和压力交叉敏感的问题具有指导性意义。本课题分析了传感原理,进行了温度和压力测试,显示出传感器性能优良,在0-500厘米的水位压力内,精度达5‰FS,分辨率1.3cm,重复性误差0.863%,线性误差0.415%. 展开更多
关键词 fbg(光纤布拉格光栅) 压力传感器 温度自补偿
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光纤光栅生物传感器的研究进展综述 被引量:10
13
作者 秦海琨 张敏 +1 位作者 刘育梁 廖延彪 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1-3,共3页
本文介绍了光纤光栅生物传感器的传感原理,从光纤光栅新型结构的研究、可固定光纤表面的生物活性膜的研究以及应用研究三个不同的角度阐述了近年来光纤光栅生物传感器研究的进展情况,并分析目前该领域内面临的一些问题,对光纤光栅生物... 本文介绍了光纤光栅生物传感器的传感原理,从光纤光栅新型结构的研究、可固定光纤表面的生物活性膜的研究以及应用研究三个不同的角度阐述了近年来光纤光栅生物传感器研究的进展情况,并分析目前该领域内面临的一些问题,对光纤光栅生物传感器的研究方向提出了一些建议。 展开更多
关键词 光纤光栅 布拉格光栅 周期光栅 光子晶体光纤光栅 生物传感器 生物活性膜
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基于线性滤波器的布拉格光纤光栅解调系统的稳定性 被引量:4
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作者 王喜昌 庞启 +2 位作者 徐文军 杨尚明 王中训 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2785-2790,共6页
基于线性滤波器的解调法是通过探测两路光的光功率比值来确定外界温度和压力变化的。本文通过实验证明了在相同的温度或压力下,随着光源总功率减少,两路光的比值不相同,从而影响了系统的稳定性。为了提高系统的稳定性,对两路光功率的变... 基于线性滤波器的解调法是通过探测两路光的光功率比值来确定外界温度和压力变化的。本文通过实验证明了在相同的温度或压力下,随着光源总功率减少,两路光的比值不相同,从而影响了系统的稳定性。为了提高系统的稳定性,对两路光功率的变化进行了分析,找到了背景噪声是影响两路光比值变化的基本原因,并对背景噪声进行了处理。实验结果表明,处理背景噪声后的光纤布拉格(FBG)传感器在不同的温度环境下并改变光源功率大小时,比值较恒定,系统具有很好的稳定性。该修正方法同样适用于应变和压力等实验中系统稳定性的测量。 展开更多
关键词 光纤传感器 解调系统 噪声分析 光纤布拉格光栅(fbg) 线性滤波
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基于长周期光纤光栅的FBG解调方法 被引量:4
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作者 刘强 李斌雯 +5 位作者 孙宇丹 刘超 刘伟 付天舒 赵锦 邰胜男 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期160-166,共7页
研究了基于长周期光纤光栅(long-period fiber gratings,LPFG)的光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratings,FBG)解调方法,该方法利用LPFG的透射谱作为边沿滤波器解调FBG,其解调性能主要取决于LPFG的透射光谱深度。详细分析了CO_(2)激光写制... 研究了基于长周期光纤光栅(long-period fiber gratings,LPFG)的光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratings,FBG)解调方法,该方法利用LPFG的透射谱作为边沿滤波器解调FBG,其解调性能主要取决于LPFG的透射光谱深度。详细分析了CO_(2)激光写制法对透射光谱的影响,制作了透射光谱深度为25 dB的LPFG,并采用该光栅搭建了FBG解调装置,将FBG粘贴于金属应变片表面,测试了其静态与动态响应特征。实验结果表明:该方法制作简单,成本低,具有较好的线性动态范围,可以实现较高灵敏度的FBG解调。 展开更多
关键词 布拉格光纤光栅解调 周期光纤光栅 边沿滤波 传感器
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光纤光栅传感器在道路测试及工程应用的研究进展 被引量:5
16
作者 何锐 吴文飞 +1 位作者 陈华鑫 黄鑫 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1911-1920,共10页
路面结构内部温度、湿度、应力和应变等参数的测试一直是道路测试领域的重点和难点,随着光纤光栅传感技术的发展,为道路测试领域提供了新方法;为了论证光纤光栅传感技术在道路测试领域的可行性,介绍了光纤光栅传感系统的基本结构,从温... 路面结构内部温度、湿度、应力和应变等参数的测试一直是道路测试领域的重点和难点,随着光纤光栅传感技术的发展,为道路测试领域提供了新方法;为了论证光纤光栅传感技术在道路测试领域的可行性,介绍了光纤光栅传感系统的基本结构,从温度和应变传感器基本原理出发,综述了光纤光栅传感器的室内探索性研究和在实际路面温度和应变测试的成果。最后介绍了光纤光栅传感器在其他工程,包括桥梁、隧道及机场跑道中的应用情况,并分析了光纤光栅在道路测试工程中推广使用所面临的困难和发展方向。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fbg) 路面温度场测试 路面应变测试 温度传感器 应变传感器
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布拉格光纤光栅及其在火箭状态监测中的应用探讨 被引量:2
17
作者 张向东 李育林 +4 位作者 彭文达 武翠琴 王卫平 郑黎 洪新华 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期76-78,共3页
针对火箭状态监测系统中需监测的状态参数多、测量点分布广、抗电磁辐射要求高等特点 ,探讨了采用布拉格光纤光栅传感器(FBG)构成全光纤型、多参数、分布式传感网络的可行性 ,给出了FBG传感网络中的光信号发射、传感以及信号解调与数据... 针对火箭状态监测系统中需监测的状态参数多、测量点分布广、抗电磁辐射要求高等特点 ,探讨了采用布拉格光纤光栅传感器(FBG)构成全光纤型、多参数、分布式传感网络的可行性 ,给出了FBG传感网络中的光信号发射、传感以及信号解调与数据处理等模块的具体构成 。 展开更多
关键词 布拉格光纤光栅 传感器 火箭 状态监测 传感网络 fbg
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光纤布拉格光栅温度传感实验特性研究 被引量:6
18
作者 莫德举 廖妍 傅伟铮 《测控技术》 CSCD 2006年第3期24-26,共3页
介绍了光纤布拉格光栅传感器测温原理,并通过实验对裸光纤光栅的温度特性进行了研究。实验采用恒温水浴装置,在室温至80℃温度范围内分别使用了中心波长位于1 550 nm附近的两只光纤布拉格光栅进行测量。实验结果表明,光纤光栅在所测温... 介绍了光纤布拉格光栅传感器测温原理,并通过实验对裸光纤光栅的温度特性进行了研究。实验采用恒温水浴装置,在室温至80℃温度范围内分别使用了中心波长位于1 550 nm附近的两只光纤布拉格光栅进行测量。实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内呈现较好的线性特性,与理论结果一致。此外,还研究了光纤光栅在实际应用中的问题。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fbg) 温度测量 传感器
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基于长标距FBG应变传感器的筒仓拆除实时监测
19
作者 张超荣 任亮 +2 位作者 张庆 刘月新 李炳勇 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第3期374-380,共7页
为确保大连华能混凝土筒仓在物理开凿拆除过程中施工人员和施工机械的安全,设计了长标距光纤光栅(FBG)应变传感器进行全过程实时监测。通过对传感器采集的应变数据进行静力和动力分析,得到筒仓结构表面应变和固有频率随开孔率的变化情况... 为确保大连华能混凝土筒仓在物理开凿拆除过程中施工人员和施工机械的安全,设计了长标距光纤光栅(FBG)应变传感器进行全过程实时监测。通过对传感器采集的应变数据进行静力和动力分析,得到筒仓结构表面应变和固有频率随开孔率的变化情况,进而对结构损伤情况进行识别。在混凝土筒仓监测过程中,该传感器运行稳定,获得了整个拆除过程中结构应变响应数据,并对结构倒塌做出预警,混凝土筒仓成功按照预定方位倒塌。此研究成果解决了传统拆除作业中的盲目性及安全措施延时被动的问题,为同类混凝土拆除工作提供了重要的技术参考。 展开更多
关键词 距光纤光栅应变传感器 应变监测 固有频率 损伤程度 钢筋混凝土筒仓
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光纤光栅传感器温度与轴向应变灵敏度的研究 被引量:3
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作者 彭仕玉 元秀华 张国云 《光通信研究》 北大核心 2003年第2期46-48,57,共4页
文章对 Bragg光纤光栅 ( FBG)与长周期光纤光栅 ( LPFG)的温度、应变传感灵敏度进行了详细的理论推导和分析 ,得出了一些重要推论 ,对光纤光栅在传感器领域中的应用具有一定的引导作用 .
关键词 BRAGG光纤光栅 fbg 周期光纤光栅 传感器 温度灵敏度 轴向应变灵敏度
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