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基于正弦式波纹膜片的压差式FBG静力水准仪
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作者 朱万旭 吴尧 +2 位作者 黄家柱 李梦果 刘丰荣 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期109-112,共4页
为解决建筑物不均匀沉降长期、可靠监测的问题,基于连通器原理,推导了膜片半径r、刚度K、光纤自由段长度l、波长变化量Δλ_(B)等参数和沉降量的线性关系式。以此设计了带有正弦式波纹膜片的压差式光纤布拉格光栅(FBG)静力水准仪,并通... 为解决建筑物不均匀沉降长期、可靠监测的问题,基于连通器原理,推导了膜片半径r、刚度K、光纤自由段长度l、波长变化量Δλ_(B)等参数和沉降量的线性关系式。以此设计了带有正弦式波纹膜片的压差式光纤布拉格光栅(FBG)静力水准仪,并通过标定试验验证压差式FBG静力水准仪的传感性能。结果表明:此静力水准仪灵敏度不小于13.2 pm/mm,综合误差不大于3.26%,相关性系数均在0.99以上。该型静力水准仪传感性能满足工程结构沉降测量的要求,丰富了FBG静力水准仪的研究,具有理论和现实意义。 展开更多
关键词 静力水准仪 光纤布拉格光栅 不均匀沉降 标定试验 传感器
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FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用研究
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作者 尚歌 王雁飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1285-1289,共5页
光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器自身应变传递特性和敏感范围波动较大,在应用过程中缺少结合被测结构性能和FBG传感器本身结构特点的应用方法。为此,研究FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用。根据起重机械的内部... 光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器自身应变传递特性和敏感范围波动较大,在应用过程中缺少结合被测结构性能和FBG传感器本身结构特点的应用方法。为此,研究FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用。根据起重机械的内部振动状况构建损伤模型,在FBG传感器光纤的同一位置放置两个不同的Bragg光栅,并根据波长变化采集局部损伤数据,将采集到的数据输入自回归滑动平均模型(Autoregressive Moving Average Model,ARMA)中,提取损伤状态,完成起重机械局部损伤监测。实验结果表明,所提方法的反馈时间低于0.25 ms,监测到的应变数据与实际应变数据差距相近,监测的损伤部位与设定损伤部位一致,证明该方法监测反馈效率和监测精度高,监测效果好,适用于各种环境下的起重机械局部监测工作。 展开更多
关键词 fbg传感器 局部损伤监测 BRAGG光栅 起重机械 ARMA模型 内部振动
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基于FBG和F-P的温度和折射率双参量传感器
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作者 姚国珍 宗子天 +3 位作者 吴玉章 李炳峰 颜炳欣 尚秋峰 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第3期349-355,共7页
提出了一种由单模布拉格光栅和多模Fabry-Perot腔级联而成的温度和折射率双参量传感器。对多模光纤的末端采用氢氟酸进行腐蚀,在腐蚀后形成的凹陷处填充紫外胶,从而形成Fabry-Perot腔。Fabry-Perot腔和单模光纤布拉格光栅级联后,构成最... 提出了一种由单模布拉格光栅和多模Fabry-Perot腔级联而成的温度和折射率双参量传感器。对多模光纤的末端采用氢氟酸进行腐蚀,在腐蚀后形成的凹陷处填充紫外胶,从而形成Fabry-Perot腔。Fabry-Perot腔和单模光纤布拉格光栅级联后,构成最终的传感结构。Fabry-Perot腔对温度和折射率敏感,而光纤布拉格光栅对温度敏感而对折射率不敏感。利用上述特性,采用灵敏度矩阵法可实现对温度和折射率的同时测量。实验结果表明,传感器的温度和折射率灵敏度分别为-0.4832nm/℃和-508.64pm/RIU。该传感器具有制作工艺简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高的优点,有很好的应用前景。 展开更多
关键词 温度和折射率传感 Fabry-Perot腔 光纤布拉格光栅 多模光纤
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FBG反射谱数据滑动相关滤波算法设计与实现
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作者 马嘉仪 张旭 +2 位作者 李红 朱云鸿 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期146-158,共13页
针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加... 针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加速设计。该算法根据FBG半峰全宽确定高斯函数二阶导数的标准差,用函数的负数作为滤波模板权重,通过滑动数据窗口进行反射谱数据与滤波模板的相关计算,从而实现滤波操作。使用该算法处理含高斯噪声、坏点和基线的仿真数据,验证了该方法对多种异常反射谱数据处理的有效性,并与其他下位机滤波算法进行对比分析,该算法能较好地保留原始数据特征,有较好的鲁棒性,信噪比最高提升28.23dB,中心波长平均偏差和偏差标准差最小,分别为1.712 pm和2.996pm。同时在FPGA片上平台实现了该算法,采用循环队列策略设计存储器,提高了存储器使用率,降低了资源消耗。实验表明,该算法可以有效校正多种异常FBG反射谱,在100MHz系统时钟下处理一个反射谱数据所需时间仅5.09μs,易于实现工程化应用,克服了下位机现有滤波算法对FBG反射谱中坏点、基线抑制作用较差和滤波后信号变形的问题,实现了FBG反射谱滑动相关滤波算法的加速设计。 展开更多
关键词 滑动相关滤波 光纤光栅传感 fbg滤波 FPGA
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基于FBG的农业大棚土壤温度测量与研究
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作者 钱蔡华 冯飞 +1 位作者 赵恒 李国利 《自动化与仪表》 2024年第1期121-124,129,共5页
研究农业大棚土壤温度,对农业生产具有重要意义。针对传统热电偶等传感器测量土壤温度场存在效率低、误差大等问题,该文采用一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的温度传感器来监测农业大棚内的土壤温度变化。该方法将封装了FBG串的不锈钢管垂... 研究农业大棚土壤温度,对农业生产具有重要意义。针对传统热电偶等传感器测量土壤温度场存在效率低、误差大等问题,该文采用一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的温度传感器来监测农业大棚内的土壤温度变化。该方法将封装了FBG串的不锈钢管垂直埋入被测土壤中,采用可调谐激光器法和寻峰算法解调FBG串各传感器波长,在大棚环境下进行了土壤多层温度场测量实验。实验结果表明,土壤内部温度呈余弦函数模型周期性变化。随着土壤深度增加,温度变化逐渐减小,在一定的湿度范围内,土壤湿度越大,浅层土壤温度越低。土壤湿度对深层土壤温度影响较小,太阳辐射对浅层土壤温度影响较大。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 传感器阵列 温度场
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用于FBG解调的AWG芯片的设计、仿真与制备
6
作者 李姝锋 袁配 +4 位作者 黎婷 李丙祥 许然 杨奕瑶 祝连庆 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第1期69-73,共5页
设计、仿真并制备了一种用于光纤布拉格光栅(FBG)解调的阵列波导光栅(AWG)芯片。该芯片基于SOI衬底进行制备,并在AWG的输入/输出波导、阵列波导与平板波导之间采用双刻蚀结构进行优化。经仿真,该AWG的插入损耗为1.5 dB,串扰小于-20 dB,3... 设计、仿真并制备了一种用于光纤布拉格光栅(FBG)解调的阵列波导光栅(AWG)芯片。该芯片基于SOI衬底进行制备,并在AWG的输入/输出波导、阵列波导与平板波导之间采用双刻蚀结构进行优化。经仿真,该AWG的插入损耗为1.5 dB,串扰小于-20 dB,3 dB带宽为1.5 nm。优化后的AWG芯片采用深紫外光刻技术、电感耦合等离子体等技术制备。经测试,该AWG的插入损耗为3 dB,串扰小于-20 dB,3 dB带宽为2.3 nm。搭建了基于该AWG的解调系统,解调实验结果表明,该系统在0.8 nm范围内的解调精度可达11.26 pm,波长分辨率为6 pm。 展开更多
关键词 阵列波导光栅 绝缘体上硅 光纤传感 光纤光栅解调系统 光子集成
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基于TFBG边缘滤波的FBG温度传感器
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作者 杨明聪 黄勇林 钱宇阳 《光通信技术》 北大核心 2024年第1期29-33,共5页
为了提高系统的温度灵敏度,设计了一种基于倾斜光纤光栅(TFBG)边缘滤波的光纤布喇格光栅(FBG)温度传感器。该系统在常规的TFBG边缘滤波解调系统上引入一个光纤环形镜,将从TFBG透射的光信号反射回来,使其能再次通过TFBG,以增加TFBG透射... 为了提高系统的温度灵敏度,设计了一种基于倾斜光纤光栅(TFBG)边缘滤波的光纤布喇格光栅(FBG)温度传感器。该系统在常规的TFBG边缘滤波解调系统上引入一个光纤环形镜,将从TFBG透射的光信号反射回来,使其能再次通过TFBG,以增加TFBG透射谱的深度,并对传感光栅进行封装。实验结果表明:封装前和封装后的传感光栅在所测量的温度区间内中心波长的漂移量分别为0.55 nm和7 nm,封装后的漂移量扩大了十多倍;同时,由于TFBG边缘滤波解调传递函数的斜率得到提高,传感器波长解调后的温度灵敏度也得到了改善,是未级联光纤环形镜传感器的1.6~2.4倍。 展开更多
关键词 光纤传感技术 倾斜光纤光栅 边缘滤波 温度传感
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Monitoring shear deformation of sliding zone via fiber Bragg grating and particle image velocimetry
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作者 Deyang Wang Honghu Zhu +3 位作者 Guyu Zhou Wenzhao Yu Baojun Wang Wanhuan Zhou 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第1期231-241,共11页
Monitoring shear deformation of sliding zones is of great significance for understanding the landslide evolution mechanism,in which fiber optic strain sensing has shown great potential.However,the cor-relation between... Monitoring shear deformation of sliding zones is of great significance for understanding the landslide evolution mechanism,in which fiber optic strain sensing has shown great potential.However,the cor-relation between strain measurements of quasi-distributed fiber Bragg grating(FBG)sensing arrays and shear displacements of surrounding soil remains elusive.In this study,a direct shear model test was conducted to simulate the shear deformation of sliding zones,in which the soil internal deformation was captured using FBG strain sensors and the soil surface deformation was measured by particle image velocimetry(PIV).The test results show that there were two main slip surfaces and two secondary ones,developing a spindle-shaped shear band in the soil.The formation of the shear band was successfully captured by FBG sensors.A sinusoidal model was proposed to describe the fiber optic cable deformation behavior.On this basis,the shear displacements and shear band widths were calculated by using strain measurements.This work provides important insight into the deduction of soil shear deformation using soil-embedded FBG strain sensors. 展开更多
关键词 LANDSLIDE Shear band Fiber bragg grating(fbg) Particle image velocimetry(PIV) Sinusoidal model Strain‒displacement proportional COEFFICIENT
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FBG技术监测分析机场跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程
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作者 韦定兵 解建光 +1 位作者 刘燕平 赵勇 《中国民航大学学报》 CAS 2024年第3期69-76,83,共9页
反射裂缝是导致机场跑道加铺层失效的主要病害之一。为分析机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程,本文基于光纤布拉格光栅(FBG,fiber Bragg grating)传感技术,提出了可用于实时监测机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程的柔性FBG... 反射裂缝是导致机场跑道加铺层失效的主要病害之一。为分析机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程,本文基于光纤布拉格光栅(FBG,fiber Bragg grating)传感技术,提出了可用于实时监测机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程的柔性FBG传感器封装方法,并对研发的FBG传感器进行了标定。基于室内组合梁试验,分析了机场水泥跑道沥青加铺层复合结构反射裂缝扩展过程,包括微裂纹萌生与积累、反射裂缝扩展、反射裂缝贯通3个阶段。在反射裂缝扩展初期,FBG传感器中心波长增长速率相对较小;随着反射裂缝逐渐扩展,FBG传感器中心波长迅速增大。结果表明,柔性FBG传感器全部存活且性能完整,验证了其在实时监测机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程中的可行性。 展开更多
关键词 机场跑道加铺层 反射裂缝 光纤布拉格光栅(fbg fiber Bragg grating)传感器 实时监测
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表贴式矿用FBG传感器应力传感特性分析研究
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作者 马仲甜 李钊枢 +3 位作者 万嘉颖 路宁 刘新宇 周脉勇 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期15-18,共4页
本文重点对表贴式矿用光纤布拉格光栅(FBG)传感器应力传感特性进行了分析研究,针对表贴式FBG传感器应力传感特性受基体剪切模量进行系统性的分析,建立表贴式FBG应变三层结构理论分析模型,推导表贴式FBG的应变传递数学表达式,从基体的剪... 本文重点对表贴式矿用光纤布拉格光栅(FBG)传感器应力传感特性进行了分析研究,针对表贴式FBG传感器应力传感特性受基体剪切模量进行系统性的分析,建立表贴式FBG应变三层结构理论分析模型,推导表贴式FBG的应变传递数学表达式,从基体的剪切模量角度分析矿用FBG传感器应力传感特性。通过试验分析总结,得出铜基体材料应变和波长线性关系最佳,可达99.89%,表贴式FBG基体剪切模量越大,应力与波长线性度越好,为矿用FBG传感器结构设计和灵敏度优化提供理论研究基础。 展开更多
关键词 矿用光纤布拉格光栅传感器 剪切模量 应力传感特性
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双膜结构FBG土压力传感器优化设计及灵敏度分析
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作者 邢广志 陈博智 吴文婧 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期248-261,共14页
为实现桩基础结构安全及其服役状态的监测和有效评估,提出一种双膜结构土压力传感器,以光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)为传感元件,通过保护结构中增加的温度补偿膜,实现温度作用与外部荷载作用的彻底分离。基于双膜结构土压... 为实现桩基础结构安全及其服役状态的监测和有效评估,提出一种双膜结构土压力传感器,以光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)为传感元件,通过保护结构中增加的温度补偿膜,实现温度作用与外部荷载作用的彻底分离。基于双膜结构土压力传感器的工作原理,讨论了传感器压力灵敏度系数特性。结合有限元分析和实验研究,对灵敏度系数的影响参数展开了系统分析。数值分析结果表明,膜片厚度对压力敏感度系数的影响最大,结构半径和膜片厚度可选取为20 mm和1.8 mm;实验结果表明,在0-2 MPa范围内,压力灵敏度系数达3.32 pm/kPa。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 双膜结构 土压力传感器 灵敏度分析
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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
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作者 彭涛 李佳龙 任东兴 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期216-223,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 光纤传感 植入式fbg传感器 应变传递 混凝土弹塑性 理论分析
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基于FBG自感知钢绞线对预应力混凝土梁抗弯性能监测
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作者 覃荷瑛 周文龙 姜致豪 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第5期166-171,177,共7页
为解决预应力混凝土梁的抗弯性能难以实现实时监测的问题,设计制作了两根不同线型的预应力混凝土梁,利用串联式FBG传感器内嵌于钢绞线技术,对预应力混凝土梁的抗弯性能进行实时监测。对直线及曲线孔道预应力混凝土梁进行三分点对称集中... 为解决预应力混凝土梁的抗弯性能难以实现实时监测的问题,设计制作了两根不同线型的预应力混凝土梁,利用串联式FBG传感器内嵌于钢绞线技术,对预应力混凝土梁的抗弯性能进行实时监测。对直线及曲线孔道预应力混凝土梁进行三分点对称集中力加载试验,分析FBG传感器对梁抗弯性能的监测效果。监测结果表明:FBG传感器存活率为100%,监测数据具有稳定性,相较于电阻应变片更适合预应力混凝土梁抗弯性能的监测;同一筋材各测点处FBG传感器的应变发展趋势基本一致,荷载-应变曲线所反映的实际受力状态与理论描述受力状态一致;混凝土开裂前,FBG监测梁中应变最大误差为9.77%,远小于电阻应变片的最大误差47.63%;混凝土开裂时,FBG自感知钢绞线能跟随裂缝开展而发生突变;受拉钢筋屈服后,FBG自感知钢绞线能准确识别外荷载,且在梁中承担的力与外荷载增加量的误差小于12%。该技术实现了对梁体内预应力钢绞线及梁受力过程的实时监测。 展开更多
关键词 预应力混凝土梁 fbg自感知钢绞线 抗弯试验 监测性能 应变监测
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基于FBG-3D打印的土工格栅加筋下伏土洞路基模型试验 被引量:1
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作者 杨洁 张孟喜 邱成春 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期525-535,共11页
光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感技术具有高灵敏度、抗电磁干扰和实时监测等优点,在土木工程领域越来越受到关注,但传统的外部封装方式难以实现传感器与被测物体的完全协调变形,易导致测量误差.基于3D打印技术研发了一种... 光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感技术具有高灵敏度、抗电磁干扰和实时监测等优点,在土木工程领域越来越受到关注,但传统的外部封装方式难以实现传感器与被测物体的完全协调变形,易导致测量误差.基于3D打印技术研发了一种自感知土工格栅,实现了光纤光栅传感器与被测土工格栅的完全协调变形,利用FBG传感技术直接实现对格栅应变的实时、准确测量.并且,将该自感知土工格栅应用于下伏土洞路基的模型试验中,研究在不同加筋层数和加筋间距下路基的极限承载力、顶端沉降及筋材的变形特性.试验结果表明,通过加筋可以大幅提高下伏土洞路基的极限承载力,并可有效减少路基破坏时的沉降;加筋层数的增加和加筋间距的减小均可以提高下伏土洞路基承载力;在垂直方向上,格栅的应变随着格栅的埋深增大而减小;在水平方向上,格栅的应变随着与加载中心之间的距离增大而向两侧递减;顶层格栅的应变随着加筋层数的增加而减小,随着加筋间距的减小而增大.试验结果验证了自感知土工格栅在下伏土洞加筋路基监测中应用的可行性. 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating fbg)传感技术 3D打印 自感知土工格栅 土洞 模型试验
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基于FBG的新型扭转振动传感器 被引量:2
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作者 王英永 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第4期123-125,130,共4页
为了精确实时地监测旋转机械的扭转振动状态,测定其固有频率与响应灵敏度,设计了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的新型扭转振动传感器。该传感器由2个传感铜球、4只FBG应变传感器和1个温度补偿FBG组成。传感器通过预应力将FBG固定在传感... 为了精确实时地监测旋转机械的扭转振动状态,测定其固有频率与响应灵敏度,设计了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的新型扭转振动传感器。该传感器由2个传感铜球、4只FBG应变传感器和1个温度补偿FBG组成。传感器通过预应力将FBG固定在传感铜球的对称位置上,再通过计算4个FBG的回波响应完成对扭转振动信号的解调。仿真分析了传感铜球质量与FBG测试波长对固有频率之间的函数关系,依据仿真结果得到了该结构参数下固有频率为29.63 Hz。实验结果显示,经温度补偿后,100℃内的温漂小于10 pm。固有频率测试值为28.8 Hz,与理论计算结果基本一致。传感器的角加速度灵敏度为0.353 pm/rad/s^(2),由此可见,该传感器可以很好地完成扭转振动状态的监测,并且具有不受电磁干扰、实时性高的特点。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 扭转振动 固有频率 灵敏度
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基于双等强度简支梁的FBG振动传感器理论研究
16
作者 吴入军 徐忠超 +2 位作者 张晓峰 陈田 朱灵杰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第5期21-24,28,共5页
建立基于双等强度简支梁增敏结构的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器加速度灵敏度理论模型和固有频率理论模型,利用有限元法(FEM)分析验证理论正确性,并讨论了参数对FBG振动传感器加速度灵敏度和固有频率的影响规律。结果表明:固有频率的... 建立基于双等强度简支梁增敏结构的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器加速度灵敏度理论模型和固有频率理论模型,利用有限元法(FEM)分析验证理论正确性,并讨论了参数对FBG振动传感器加速度灵敏度和固有频率的影响规律。结果表明:固有频率的FEM解与理论解的误差在2%以内;固有频率随简支梁厚度、宽度和长度的增大而增大;理论模型具有较高的可靠性,对其开发应用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅振动传感器 简支梁 固有频率 幅频特性
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AH-FBG水流流速传感器研制与试验研究
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作者 孙梦雅 施斌 +4 位作者 张婉玲 刘瑾 魏广庆 韩贺鸣 井淼 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期876-885,共10页
为了解决当前水流流速传感器易受电磁干扰、集成困难的问题,基于主动加热光纤布拉格光栅(AH-FBG)技术和热对流原理,研制了一种能够用于水流流速测量及流向初步识别的AH-FBG传感器.通过室内试验探究了该传感器用于水流流速测量和流向初... 为了解决当前水流流速传感器易受电磁干扰、集成困难的问题,基于主动加热光纤布拉格光栅(AH-FBG)技术和热对流原理,研制了一种能够用于水流流速测量及流向初步识别的AH-FBG传感器.通过室内试验探究了该传感器用于水流流速测量和流向初步识别的可行性,以及加热功率对测量结果的影响.研究结果表明:AH-FBG传感器中6个光纤布拉格光栅(FBG)的温度特征值均与水流流速呈负相关关系,温度特征值与水流流速标定公式的拟合度高达0.98,可用于水流流速计算;传感器外部2组FBG可用于初步识别水流方向,利用每组中的具有较小温度特征值的FBG识别潜在迎水区,2个潜在迎水区的交集范围即为实际流向的范围;温度特征值增量与加热功率呈线性正相关关系,在一定范围内提高加热功率能够增强AH-FBG传感器对水流速度测量和流向识别的灵敏性. 展开更多
关键词 水流流速 流向 主动加热光纤布拉格光栅法 温度特征值 加热功率
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基于改进正交匹配追踪的FBG传感信号处理方法
18
作者 郭享 黄治龙 谢婷玉 《半导体光电》 CAS 北大核心 2023年第1期141-146,共6页
针对光纤布拉格光栅(FBG)传感信号易受外界噪声干扰从而导致信号丢失的问题,提出了一种改进型正交匹配追踪(OMP)算法。围绕FBG传感信号波长随应力漂移的本质特征,在压缩感知理论的框架下,通过去除稀疏系数中的虚部,并利用指数饱和法对... 针对光纤布拉格光栅(FBG)传感信号易受外界噪声干扰从而导致信号丢失的问题,提出了一种改进型正交匹配追踪(OMP)算法。围绕FBG传感信号波长随应力漂移的本质特征,在压缩感知理论的框架下,通过去除稀疏系数中的虚部,并利用指数饱和法对非零元素进行拟合与排序,从而获取FBG信号的有效稀疏度。在此基础上,通过改进经典OMP算法迭代过程中的原子选择策略与终止条件,有效降低算法复杂度并提高信号的重构精度。对比实验结果表明,所提出的算法在时间复杂度、信噪比与信号重构精度等方面均具有突出的优势。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 正交匹配追踪 压缩感知 稀疏度
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基于轴向应变误差修正的FBG形状重构算法
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作者 尚秋峰 向方宇 樊松 《半导体光电》 CAS 北大核心 2023年第6期972-980,共9页
针对轴向应变误差影响光纤布拉格光栅(FBG)形状传感器的重构精度问题,提出了一种基于轴向应变误差修正的形状重构算法。纤芯位置偏差是造成轴向应变误差的主要因素,为了获取光纤形状传感器的纤芯位置偏差,提出了三芯光纤形状传感器的误... 针对轴向应变误差影响光纤布拉格光栅(FBG)形状传感器的重构精度问题,提出了一种基于轴向应变误差修正的形状重构算法。纤芯位置偏差是造成轴向应变误差的主要因素,为了获取光纤形状传感器的纤芯位置偏差,提出了三芯光纤形状传感器的误差理论模型。通过ANSYS Workbench对误差理论模型进行有限元建模仿真,将纤芯位置偏差和标定偏差代入误差理论模型,对存在位置偏差的纤芯轴向应变数据进行修正,并与理想纤芯位置处的轴向应变数据进行对比,证明了该理论模型对存在误差的轴向应变数据具有良好的修正效果。为了计算每个检测点的纤芯位置偏差,根据提出的误差理论模型,提出了一种基于二分法逐次逼近的FBG形状传感器纤芯位置偏差计算方法。仿真结果表明,纤芯位置偏差修正前后重构曲线的最大位置误差从1.74 mm减小到0.10 mm。对于自封装的FBG形状传感器,使用纤芯位置偏差修正前后,重构空间曲线的最大位置误差从19.81 mm减小到7.66 mm。 展开更多
关键词 光纤传感 光纤布拉格光栅 形状重构 误差补偿
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基于差分海洋捕食者优化算法的FBG重叠谱解调方法
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作者 郭敬东 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第6期1317-1323,共7页
随着光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感网络应用越来越广泛,对其复用性的要求也日益提高,但FBG复用可能会导致光谱重叠。针对重叠光谱影响FBG解调精度问题,提出了一种基于差分海洋捕食者优化算法的重叠谱解调方法。采用差分... 随着光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感网络应用越来越广泛,对其复用性的要求也日益提高,但FBG复用可能会导致光谱重叠。针对重叠光谱影响FBG解调精度问题,提出了一种基于差分海洋捕食者优化算法的重叠谱解调方法。采用差分进化算法优化海洋捕食者个体更新位置策略,增强了其跳出局部最优解的能力。对2~4个FBG重叠谱进行了仿真研究,并对2个FBG重叠谱解调进行了实验验证。将所提方法与粒子群算法和海洋捕食者算法进行了性能比较,结果表明:本文方法可以有效降低陷入局部最优的概率,提高了算法的稳定性和可靠性。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 光纤传感 差分优化 海洋捕食者算法 重叠谱
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