考虑混凝土弹塑性的植入式GFRP封装FBG传感器应变传递分析

工程化FBG传感器的封装层引入的应变传递损耗使其具有应变传递误差,需进行应变传递分析。已有研究多聚焦于基体处于线弹性时的应变传递分析,而混凝土结构发生弹塑性变形后的应变传递规律尚未明晰。以植入式GFRP封装FBG传感器为对象,在应变传递分析中引入混凝土的非线弹性本构关系,建立了基体与FBG的应变传递关系,通过有限元模拟验证了该理论推导的有效性。基于理论分析探讨了混凝土弹塑性演化、混凝土标号、传感器半径与标距等因素对应变传递效率的影响,并分析了传感器的尺寸设计。研究表明:平均应变传递率在混凝土弹性阶段变化较小,而到塑性阶段则显著降低,混凝土标号、半径与标距都会对应变传递效率产生较大影响。本研究可广泛用于植入式FBG传感器的应变传递误差修正及设计。

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%.

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。

基于准分布式FBG传感器的光纤入侵报警系统

根据FBG传感器的应变、振动和冲击特征,报道了一种基于准分布式FBG传感器的入侵报警系统.首先根据小波降噪原理和小波多尺度边缘检测的方法分别进行降噪和报警信号分割,同时对分割信号分类和特征分析以进行报警判断和识别;其次分析了入侵监测系统的五种报警模式;最后根据LabVIEW开发了入侵报警软件.经过实验证明入侵报警系统能够完成自动、实时报警和报警定位.

基于大阻尼比的双输出振动传感器

介绍了基于大阻尼比的双输出振动传感器的结构原理和技术性能。将电容传感和大阻尼比动圈传感技术相结合,在一个振动传感器上实现了可同时测量加速度和速度两种振动参量。利用大阻尼比动圈换能技术拓宽了传感器的频率特性和扩大了测量量程,且两种传感输出具有相同的幅频特性和相位特性。给出了系统运动方程,导出了振动传感器测量振动加速度和速度两种参量的频率特性和灵敏度。用此技术研制的双输出传感器可用于土木水利工程的低频和超低频振动测量,为工程振动测量提供了一种新仪器。也可用于强地震观测,弥补了单一强震加速度观测的不足,超低频强震速度测量可获取更加丰富地震信息。

柔性喉振传感器及其在语音识别中的潜在应用

随着物联网技术的飞速发展,语音数据的价值越来越为人们所看重.近二十年来,语音识别技术取得显著进步,开始从实验室走向汽车工业、通信产业、智慧医疗、智能家电和家庭服务等消费电子的各个领域.作为语音识别系统的语音采集手段之一,喉振式麦克风(喉振传感器)与传统空气传导麦克风不同,直接采集喉部振动信息转换成电信号使得喉振传感器具备优异的抗噪声性能,在复杂环境以及无声通信、残障关怀等领域有广阔的应用前景.本文从柔性喉振传感器的工作原理出发,详细阐述了其在喉振式语音识别技术中的应用和发展趋势,并讨论了喉振传感器在发展中所面临的挑战.

基于新型相位载波调制解调技术的双M-Z光纤振动传感器

针对分布式振动传感中温度、应力等缓变因素导致的低频相位漂移,提出了一种基于新型相位载波(PGC)调制解调技术的双M-Z干涉仪型FDDS,原始信号经窄带模拟低通滤波后,再通过A/D转换器转变为数字信号完成解调,解决了传统数字PGC调制解调技术中因高速A/D采集而引入的窄带数字低通滤波的设计难题,通过构造特殊解调项实现了高次谐波解调,同时补偿了因长距离传感光纤引起的相位延时,提高了信噪比,最终达到抑制低频相位漂移、减小定位误差、提高定位精度的目的.

基于细直径极大倾角光纤光栅的悬臂梁低频振动传感器性能研究

为了测量结构的低频振动参数,提出一种细直径极大倾角光纤光栅的悬臂梁振动加速度传感器,并研究了该传感器的特性及优化方法.首先,对细直径极大倾角光纤光栅的轴向应变、弯曲应变特性以及悬臂梁振动传感模型进行理论分析;然后,通过静态实验进行验证并分析轴向应变和弯曲应变对悬臂梁振动的影响;最后,完成悬臂梁动态振动实验性能测试,并与标准直径极大倾角光纤光栅传感器进行对比.实验结果表明:在轴向拉力和弯曲应力作用下,细直径极大倾角光纤光栅的TE模和TM模的轴向应变灵敏度分别为−4.68 pm/με和−3.55 pm/με,弯曲应变的波长灵敏度分别为−8.82 nm/m^-1和−7.71 nm/m^-1,弯曲应变的强度响应灵敏度分别为6.71 dB/m^-1和0.95 dB/m^-1,细直径极大倾角光纤光栅具有比标准直径极大倾角光纤光栅更高的应变灵敏度;悬臂梁振动检测实验中,细直径极大倾角光纤光栅谐振波长3 dB点的最大加速度灵敏度达500 mV/g以上,为相同条件下标准直径极大倾角光纤光栅悬臂梁振动传感器的5倍左右;与快速傅里叶变换后的频谱图对比结果表明,细直径极大倾角光纤光栅传感器的谐波分量更少.可见,在低频振动检测时细直径极大倾角光纤光栅的抗噪声干扰能力更强,检测准确度更高.

无线传感网用振动加速度传感器几点探索

无线传感网是由具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能的无线传感器节点组成的网络。它是当今技术发展的一个热点，尤其在军事领域。无线传感网对所使用的传感器有一些严格的限制条件。首先，传感器的功耗要低；其次是精度要高，A／D转换的分辨率为16位；最后是传感器的体积要小。

基于FBG传感器的结构健康监测体系及其应用

简述了现在日本利用结构健康监测的数据进行结构性能评价的方法以及实测数据处理分析技术的现状,介绍了一种针对大跨度抗弯结构的分布式监测系统的构筑方法,并将该方法应用于桥梁结构健康检测和监测系统。该方法基于笔者参与开发的长标距光纤布拉格光栅(FBG)传感器建立的分布式传感系统,结合使用监测数据分析软件Sfor D,通过测量应变实现结构的健康监测,监测桥梁的应变分布情况、沿长度方向的桥梁挠度分布、结构振动特性(如振动频率和振型)、荷载、桥梁损伤探测等信息。应用案例表明,监测系统提供的实测结果与理论分析结果吻合良好。本文可为智慧城市及智能结构的建设提供多功能的结构健康监测和检测方面的解决方案。

柔性复合基体光纤布拉格光栅曲率传感器

面向生物医学智能装备和软体机器人等领域柔性机构以及高端装备和重大基础设施复杂结构的曲率测量需求,提出一种高适应性柔性曲率传感器。通过将光纤布拉格光栅封装在硅胶基体中,并将硅胶基体与聚氯乙烯薄片贴合,形成基于光纤布拉格光栅的柔性硅胶曲率传感器。采用光纤传感解调系统和标准曲率标定块,实验测得光纤光栅传感器反射谱特征及其随标定块曲率变化规律,分析了光栅波长位移与曲率变化的关系以及传感器灵敏度与嵌入硅胶基体深度的关系。实验结果表明:硅胶-聚氯乙烯基体的曲率传感器可以实现曲率变化实时测量,最高灵敏度可达0.329 2 nm/m^(-1)。随着光纤光栅嵌入深度的增加,传感器灵敏度在0.2～0.35 nm/m^(-1)范围内逐渐增大。在多次重复测量中传感器具有较好的一致性,可用于柔性机构和复杂结构的曲率测量。

FBG传感技术在油气开发工程中的应用

在石油和天然气的勘探和开采的过程中,需要对井下和输油管线中诸多应变参数进行检测,传统的电类应变传感器无法适应油气井中的复杂环境,更无法在输油管道中长期精确地测量高温高压等应变参数,而光纤光栅(FBG)应变传感器具有耐高温、耐高压、耐腐蚀和寿命长等优点,可以应用在油气井下和输油管道中进行应变参数的测量,这样就解决了高温高压环境下油气井中和输油管道中的各种应变参数的检测精度问题,同时可以保障油气勘探开采的顺利进行,本文介绍了光纤光栅(FBG)应变传感器的发展现状,光纤光栅(FBG)应变传感器相较于传统电类传感器的优势,以及新型光纤光栅(FBG)应变传感器的工作原理。并分析了输油管道中各种应变参数监测现存问题,同时提出了解决方案,为光纤光栅(FBG)应变传感技术应用于油气井下应变量的检测提供了参考价值。

光纤Bragg光栅传感器在土木工程中的应用

在介绍了光纤Bragg光栅传感器的基本原理和解调方法后 ,对光纤Bragg光栅传感器在土木工程中的国内外的应用作了详细的综述 ,探讨了光纤Bragg光栅传感器用于土木工程检测时的一些关键问题 。

一种三轴碟式光纤振动传感器交叉耦合灵敏度试验研究

为研究三轴光纤振动传感器交叉耦合灵敏度,文章设计了一种具有三个碟式振动感应单元的三轴光纤振动传感器,并搭建实验平台,测试传感器振动感应单元交叉耦合灵敏度。设计的三轴传感器振动感应单元交叉耦合灵敏度在5%以内,且第一、第二振动感应单元的传感轴轴向输出小于第三振动感应单元,交叉耦合灵敏度大于第三振动感应单元,数据差异是振动感应单元传感方向与其质量块的重力方向不同造成的。试验结果为后续增强交叉耦合灵敏度及振源定位等研究提供参考数据。

双光纤光栅高频加速度传感器的研究

研制了一种新型双光纤光栅加速度传感器,并对该传感器的工作原理和基本特性进行了理论分析,实测表明,这种新型双光纤光栅加速度传感器可在5?2000Hz频率范围内获得稳定的振动信号。这不仅解决了传统悬臂梁FBG加速度传感器难以实现高频振动测量的问题,而且具有温度自补偿、谐振频率高、使用方便等优点,在高频测量中具有广阔的应用前景。

光纤光栅谐振传感器的理论与实验分析

利用微悬臂梁对光纤 Bragg光栅的振动传感特性进行了实验研究 ,其频率传感范围达到 2 .5 KHz,并给出了实验拟合曲线。研究表明 :光纤 Bragg光栅反射波长漂移的扫描平均值Δλ对微悬臂梁的谐振频率

基于光纤技术的叶尖定时传感器的设计

叶片振动测量对航空发动机、电站涡轮机及各种压气机的强度设计和研究及安全监测非常重要。光纤传感器的出现 ,克服了传统传感器的缺陷 ,为实时精确测量高速旋转叶片振动提供了可靠的保证。描述了基于光纤传感技术的叶尖定时传感器的设计及其性能。

光纤光栅等应变梁低频温度——振动双参量传感器研究

提出采用滤波分离方法的单光栅温度和振动双物理量测量方法。采用力场有限元分析方法设计等应变梁振动换能单元结构,结合光纤光栅应变敏感特性调制FBG中心波长获得振动载波光信号。

基于相干检测的分布式光纤振动传感器

分布式光纤振动传感器是有着诸多优点的新型传感器,具有适应范围广、灵敏度高、测速快以及安全耐用的特点,是最近几年技术关注的热点。本文结合相干检测和OTDR单端测量,通过实验实现快速的检测以及定位远距离微弱振动,并探讨相关的偏振态调制相干检测,验证其可行性。

基于高速动态光栅解调系统的FBG等强度悬臂梁振动传感特性研究

研究基于高速动态光栅解调系统的光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating,FBG）等强度悬臂梁振动传感性能,分析FBG等强度悬臂梁与振动传感的基本原理和传感特性。结果表明：当压电陶瓷的输出频率接近等强度悬臂梁的谐振频率时,传感器的输出振幅最大;相同频率下,等强度悬臂梁厚度为0.3mm时响应度最大,平坦响应范围为10Hz-60Hz,平坦区的加速度灵敏度为51.25pm/（m·s^-2）,最大加速度灵敏度为416.81pm/（m·s^-2）;相同振动频率下,波长漂移幅值与振动幅值具有良好的线性关系,线性相关度为0.998,时域波形信号的FFT变换主频分量占80%以上。