基于弓形梁增敏结构的FBG振动传感器研究

利用光纤光栅(FBG)随弓形梁弯曲变形的敏感特性,通过设计特制的增敏结构,研制了一种基于弯曲特性的FBG振动传感器。根据ANSYS数值分析和实验结果表明,在加速度0～5 g、工作频率0～40 Hz范围内,传感器加速度特性曲线呈现良好对应关系,灵敏度可达458.1 pm/g,精度约0.002 g。该传感器系统采用双光栅形式实现了温度补偿,且在所测加速度范围内显示出较好的灵敏度和重复性,频响误差小,能够满足航空结构振动监测与控制需求。

一种基于等强度梁的光纤光栅高频振动传感器

以光纤光栅为敏感元件,设计了一种基于钢制等强度悬臂梁结构的高频振动传感器,该传感器由光纤光栅粘贴于等强度悬臂梁的表面而实现。运用材料力学原理对该等强度悬臂梁的共振频率和应变特性进行了推导。采用匹配滤波法解调光信号,并进行了传感探头优化设计,使该传感器实现了温度补偿。在不同环境温度下对任意频率的振动进行了测量实验,结果表明这种振动传感器可以实现高频振动信号的检测,实际上限频率达6kHz,测量频率误差小于0.5%,能够实现温度补偿,且集成度高,结构轻便,具有广阔的实用前景。

多用途光纤生化传感器的设计与研制

采用发光二极管、大芯径大数值孔径分叉光导纤维作传光介质、硅光电二极管作探测器，以双光束补偿原理为基础，仅用一套光路、一套电路和计算机系统设计和研制成可供ｐＨ、ＮＨ３／ＮＨ＋４和ＳＯ２检测的多用途光纤生化检测系统。仪器具有体积小、检测灵敏度高、性能稳定、准确方便等优点；ｐＨ值的响应可低达０．０１ｐＨ、对水中的ＮＨ＋４检测限为２×１０－６ｍｏｌ／Ｌ、ＳＯ－３的检测限为２×１０－４ｍｏｌ／Ｌ。仪器可做成便携式，可用于环境监测、生物医学研究或临床诊断检测工作。

环境监测用多参数光纤化学传感技术研究

采用发光二极管、光导纤维和硅光电二级管检测器研制成可供环境水ｐＨ值和大气中ＳＯ２、ＮＨ３检测的光纤多参数传感系统．仪器对ｐＨ值的响应可低达００１ｐＨ，对水中ＮＨ４＋的检测限为２×１０－６ｍｏｌ／Ｌ，ＳＯ３２－的检测限为２×１０－４ｍｏｌ／Ｌ；仪器体积小，可用电池供电、便于野外监测，检测准确、稳定，成本低廉．

环状约束光纤热双金属片F-P腔温度传感器

提出一种改进的光纤法布里—珀罗(F-P)腔结构的热双金属片温度传感器。利用常见的法兰盘光纤连接器,以环状结构约束热双金属片的形变。给出环状约束具体有限元分析结果;环状约束可以简单改变环孔大小灵活适应不同量程的需要;实际制作了环状约束光纤热双金属片F-P腔温度传感器,进行了相关实际测试。

双光路光纤位移传感器数据融合方法的研究

提出了一种双光路光纤位移传感器,并基于信息融合理论,介绍了几种数据处理方法,对其测量结果进行不同软件补偿方法的对比研究,同时讨论了它们的适用范围和优缺点。研究结果表明,利用双光路结构,并结合适当的数据融合方法可以很好的消除温度对光纤位移传感器的影响。

提高分布光纤温度传感器系统稳定性的方法

简要介绍了分布式光纤温度传感器系统的工作原理 ,分析了引起系统不稳定的主要因素 ,提出了提高系统稳定性的方法 ,最后比较了提高系统稳定性的几种方法的效果 .

双光路光纤位移传感器的研究

提出了一种可消除温度对光纤位移传感器影响的双光路传感器结构,用径向基函数(RBF)神经网络对传感器输出进行了处理,并用实测数据对其进行了验证。结果表明:采用双光路结构,并结合RBF神经网络使传感器的热灵敏度漂移降低了近1个数量级。

基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的研究

提出了一种基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的测量结构 ,并进行了数学建模。利用曲线拟合方法得出了两光路输出的关系函数 ,以此对系统进行实时补偿。论述了该方法克服系统中存在的光路扰动问题、解决光纤位移传感器的不稳定问题和提高系统测量精度的原理。实验表明 ,经补偿处理后基本消除了温度对光纤位移传感器的影响 ,使测量准确度和系统稳定性得到提高。

生化与医学用光纤化学传感器研究

本文报导开发了一个生化与医学用多参数光纤生化传感系统。采用发光二极管作光源,硅光电二极管作探测器,以大芯径、大数值孔径的Y型分叉光纤束作传感介质。设计了多种结构的传感探头,可用于环境水质pH、NH_3/NH_4^+、SO_2的检测。根据不同的检测对象。选择不同的指示剂及其固定方法,采用相应的探头结构,配以不同发射波长的LED,仅用一套系统(包括一套光路,一套电路和一套计算机软件系统)即可检测不同的分析参数。整个系统体积小,价格低廉,性能稳定,检测灵敏度达到甚至超过了采用复杂仪器结构的光纤传感器。系统对pH值的响应可达0.01pH;对水中NH_4^+的检测限为2μM;对SO_3~2检测限为2×10^(-4)M。

高电压环境下的温度测量及补偿方法研究

针对高电压、强磁场环境中的温度测量,提出了基于光纤温度传感器的温度测量方案,设计了新型的光纤温度传感器,通过双波长光源和补偿回路的设计,提高了测量精度和稳定性。理论证明和多次试验验证表明,该方案能够实现精度较高的温度测量,并且具有绝缘性好、抗电磁干扰能力强、成本低、体积小、便于安装等优点。

改进的荧光光纤温度计系统

提出了完全对称的双光路补偿结构形式———恒温差分法双光路补偿结构,给出了该系统的数学模型,并应用于实际荧光光纤温度计系统,初步的实验测试结果表明系统输出信号与被测温度呈现很好的线性关系.

两种双强度悬臂梁压力温度双参量光纤传感结构分析

光纤布拉格光栅(FBG)传感器通常采用普通悬臂梁进行增敏传感,存在温度交叉敏感问题。针对等厚等腰双三角形悬臂梁结构和双厚度等腰三角形悬臂梁结构构成的两种双参量测量设计,采用Ansys和Matlab进行分析,发现等厚等腰双三角形悬臂梁结构在压力影响下不能在其表面产生双强度阶跃应变;双厚度等腰三角形悬臂梁结构在压力作用下其结构表面能产生双强度阶跃应变,温度对结构产生单强度应变影响。根据该特性,建立了解调模型,验证了双厚度等腰三角形悬臂梁结构传感器压力温度双参量检测的可行性。

一种双活塞光纤流体差压传感器及其强度补偿性能

本文对一种双活塞光纤流体差压传感器系统及其强度补偿性能进行了研究,首先提出了一种双活塞式的光纤差压传感器探头,基于该探头结构,设计了该光纤差压传感器的检测系统,并对传感器的强度补偿原理进行了分析。最后,对传感器进行了强度补偿实验,得到了不同光源功率时未进行强度补偿的输出电压及强度补偿后传感器的输出值,结果表明:当光源功率发生变化时,光电探测器的输出电压会随之发生较大的变化,最大输出值比最小输出值增大67%左右。经过强度补偿后,传感器左右两检测腔的输出值在检测压力不变的情况下维持在一个定值,不会因为光源功率的波动而发生变化。研究表明,传感器具有较好的强度补偿效果,能够满足检测要求。

基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器

针对基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器的特性展开了研究,仿真分析了三路信号的直流分项、交流分项以及相位差对双光束薄膜干涉型光纤传声器输出性能的影响。采用对比法,并通过实验研究了基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器的输出特性,实现了灵敏度为193 mV/Pa@1 kHz、频率响应为200 Hz～4 kHz@±3 dB的声信号测量。本研究能够很好地应用于声探测、语音识别等领域。

一种基于双端固定梁的高灵敏度光纤加速度传感器

光纤加速度传感器凭借其优势,近年来受到越来越多的关注。在梁式传感器的基础上,提出了一种基于双端固定梁的光纤传感器,其利用细径高数值孔径单模细光纤盘贴在梁上,形成传感光纤。分析了单模光纤最小的弯曲半径,从而可以在不带来弯曲损耗的前提下,尽可能多地盘贴光纤于梁臂上,提高其灵敏度。同时因为其双端固定的结构,极大地降低了其横向灵敏度,有利于制作三维传感器。理论上分析了该结构的传感器的共振频率,同时对其灵敏度进行了分析。设计了传感器测试装置,实验验证了传感器的响应线性,并对传感器的共振频率进行了标定。提出的传感器固有频率在360 Hz,在100 Hz处灵敏度值高达3300 rad/g,可以有效地用于低频加速度的检测。