新型光纤传感高速公路智能电缆的设计与应用

文中介绍了一种适用于高速公路上的智能电缆,该新型电缆结构中包含有光纤光栅阵列光纤作为温度及振动传感器,可对高速公路沿线设备用电缆、隧道中的风机电缆等在运行中进行温度监测和防盗监测,可有效地对温度和振动变化时的电缆进行快速预警,精确定位。

基于全同超弱反射光纤光栅阵列的实用解调系统研究

基于实现长距离多测点的准分布式传感系统的需求,提出了一种应用于全同弱反射光栅阵列传感的解调算法,采用了可调谐光源扫描法和相应的寻峰算法作为系统解调算法,通过在相同温度不同光源强度下和相同光源强度不同温度下系统的稳定性和线性度实验,检验了系统的稳定性和线性度。当选择反射率小于0.01%的弱反射光栅时,解调系统可以满足8公里的测量长度,约8 000个传感测点的需求。在解调系统线性度实验中当实验温度步进为0.5℃时拟合系数可以达到0.995以上。

基于光栅阵列传感技术的大跨度斜拉桥风致连续振动响应研究

大跨度斜拉桥为柔性结构,风荷载引起全桥振动的监测十分重要。本文采用光栅阵列振动传感技术,对风荷载作用下大跨度斜拉桥全域振动响应进行研究。通过构建主梁全域监测的光栅阵列传感振动感知网络,对不同风速下桥梁振动状态进行监测。对比了光栅阵列传感光缆与电类拾振器的实测振动信号,然后分析了不同风速下桥梁的全域连续振动响应。实测数据分析表明,光栅阵列振动传感器对桥梁振动频率识别准确可靠,对桥梁主梁全域连续振动响应识别效果较好。

基于光纤Bragg光栅传感器温度灵敏系数标定算法的研究

为提高光栅阵列测温仪表的测量精度,使之满足大容量、长距离、高精度的测量要求,采用高低温交变湿热试验箱装置,在恒定湿度、无应力的情况下对光纤Bragg光栅(FBG)传感器的温度传感特性进行了实验研究,温度范围为-20~80℃。结果表明各FBG传感器的中心波长λB与温度T的线性相关系数均低于0.999;若采用二阶拟合曲线,其相关系数均大于0.9998,因此可采用二阶拟合曲线表示FBG传感器中心波长与温度的关系。由于各FBG传感器的二阶拟合曲线系数a、b、c均不同,无法用一组固定系数标定所有FBG传感器,因此提出了一种实用的精确到点的温度灵敏系数标定算法,并对该算法进行了验证,结果表明此算法能有效提高光栅阵列测温仪表的精度,对实际工程应用具有重要意义。

基于弱光栅阵列低成本大长周界系统及其报警机制

基于弱光栅阵列技术和相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)设计了一种低成本大长周界安防系统。系统利用光栅位置和时分复用技术实现对振动点的定位,依据光栅反射的回光与其两侧光纤的背向瑞利散射光相干涉的原理,解调得到的振动信号信噪比约为30 dB。使用光栅间距为5 m的光缆进行频率为10~90 Hz的振动解调测试,解调结果显示,系统具有优秀的频率响应特性。同时,对周界安防报警系统的报警算法进行了测试,测试结果表明,该系统的误报率在10%以内,漏报率为0。此系统探测长度可达50 km,远长于现有的光纤周界产品,而且解调方式简单、成本较低,具有广阔的应用前景。