基于InGaAs光谱成像技术的光纤光栅传感器在大坝渗流监测系统的应用

为了实现大坝渗流监测,提出了一种采用光谱成像技术的光纤Bragg光栅传感器和多点传感系统。基于室内实验结果,对监测系统可靠性与监测数据准确度进行和多点传感信号分辨因子分析,结果表明:用于坝体温度场检测的光线光栅传感器波长温度响应灵敏度可达0.009 1nm/℃;由光源带宽决定的测试系统可实现多个传感器的复用。实践表明:采用光纤光栅传感系统可进行大坝渗流自动监测,特别是在系统防雷击、抗干扰性方面,与传统仪器相比具有明显优势。

保偏光纤光栅温度传感性能的实验研究

在经过氢敏化处理的保偏光纤上制作了中心波长在1300 nm窗口的光纤布拉格光栅,并对这种保偏光纤布拉格光栅的温度传感特性进行了实验研究与理论分析。结果表明这种光栅可以用作温度传感器,对温度进行测量。和普通的标准单模光纤布拉格光栅一样,它对温度的响应具有很好的线性关系。本实验结果还可以作为对保偏光纤光栅传感特性进一步深入研究的参考。

光纤光栅传感技术在隧道火灾监控中的应用

分析了国内现有的隧道火灾监控系统现状,介绍了光纤光栅传感技术的原理,阐述了这一新技术在工程应用中的优点,并提出了基于光纤光栅感温探测器的隧道火灾报警监测系统,并结合工程实例介绍了该系统在隧道火灾监控中的应用。

光纤光栅压力传感器实验研究

介绍了一种新颖的光纤布喇格光栅压力传感器,这种传感器将光纤光栅粘贴在圆柱形细杆的侧面,同时通过光纤光栅解调仪监测光栅布喇格波长的漂移。实验表明,该光纤光栅压力传感器具有良好的灵敏性、线性和重复性,且有较快的响应速度。将实验测量数据与理论值进行了比较,两者差别很小。

基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器研究

采用双悬臂梁结构,研制了基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器,可通过悬臂梁对匹配光栅静态工作点进行精确调整.该传感器集振动传感和动态波长解调于一体,并具有温度补偿功能.对传感器的工作原理进行了理论分析,通过与压电式加速度传感器进行的比较实验,得到了一致的实验测量结果.

基于光纤光栅振动传感器的桥梁索力实时监测

将研制成功的光纤光栅振动传感器以及桥梁索力实时监测系统应用于武汉长江二桥进行索力长期远程实时监测.光纤光栅振动传感器输出的信号可在光纤中进行远程传输,能在任何气候条件下长期稳定工作,适合于桥梁拉索索力的长期远程实时监测;开发的桥梁索力实时监测系统软件,具有拉索特征频率自动识别能力,可以实时进行索力计算.通过对武汉长江二桥拉索索力的实时监测,得到了桥梁索力的分布及其运行状况,为桥梁安全评估提供了可靠的依据.该系统可推广应用于其他大型斜拉索桥.

两种封装的光纤光栅温度传感器的低温特性

介绍了光纤光栅（FBG，Fiber Bragg Gratings）温度传感器的两种封装形式。推导了两种FBG温度传感器的温度敏感因素并进行了实验验证。实验研究了两种FBG温度传感器在-70～0℃的中心波长低温变化特性，比较了相同条件下两种FBG温度传感器的实验结果。结果表明：细不锈钢管封装的FBG温度传感器的中心波长在-60℃时发生了突变，急剧下降；而镀金FBG温度传感器的中心波长在-70～0℃随温度线性变化，重复性较好并且几乎没有迟滞现象。两种传感器在线性变化区间的温度灵敏系数KT分别为28．2pm／℃和21．3pm／℃，分别是裸光纤布拉格光栅的3倍和2．3倍，它们的线性拟合度都超过0．999。

一种新型的光纤光栅高频加速度传感器

提出了一种新型的高频响应光纤光栅加速度传感器,并进行了理论分析和实验研究。传感器由钢管、质量块组成弹性系统,将光纤光栅粘贴于钢管内部来感知应变,利用双光纤光栅匹配滤波解调技术,直接输出光强度信号,取得了谐振频率3232Hz、线性测量范围0.1～4g、线性灵敏度669mV/g的较好结果。

基于膜片的光纤布拉格光栅压力传感器的研究

理论分析了光纤布拉格光栅的压力传感特性,给出了光纤布拉格光栅的中心波长与压力的关系以及压力灵敏度系数的表达式,并将光纤布拉格光栅纵向粘贴在白行设计型号为ZXYC01的平面膜片上进行了压力实验。实验结果表明光纤布拉格光栅压力灵敏度系数46 pm／MPa左右,其测量精度为0．5％F．S,而理论的压力灵敏度系数为51 pm／MPa左右,实验值和理论值基本相符,它们分别是裸光纤布拉格光栅压力灵敏度系数的23和26倍。同时发现光纤布拉格光栅的中心波长与压力变化有着良好的线性关系和很高的相关系数并且迟滞现象较小。

一种光纤光栅振动传感器的金属化封装方法

文中研究了一种光纤光栅振动传感器的金属化封装工艺,包括光纤光栅的表面金属化工艺和激光焊接封装工艺.首先通过磁控溅射法对光栅及端头光纤进行预镀银,然后用电镀法镀镍,再通过激光焊接将镀镍的光纤光栅封装到传感器结构上.通过对传感器性能的测试,检验了金属化封装的效果.与采用环氧胶封装的传感器的性能进行了比较,结果表明,金属化封装的光纤光栅振动传感器谐振频率为1 495 Hz,增加约50%;加速度灵敏度下降15%,约为60 m V/ms^(-2),线性测量范围增加约20%,达12 m/s^2;重复性误差小于4.7%;双光栅的匹配状态不随环境温度变化而变化.结果表明,采用的光纤光栅金属化封装方法可行,且有利于提高光纤光栅传感器的传感性能和长期稳定性.

基于光纤光栅传感的模压腔内压强分布式测量

针对模压腔内压强分布式测量的需要,研制了等强度梁结构的光纤光栅压强传感器.该传感器的波长改变量与压强之间的线性度达到0.999 92.将六个研制的微型光纤光栅压强传感器镶嵌于模具内部,通过圆柱形刚性金属杆传递压力,实现了模压腔内部多点压强分布式测量,取得了很好的实验结果.实验研究了粉末状材料挤压成型过程中模压腔内压强的分布以及变化规律.

用F-P滤波器实现多通道分布式光纤光栅传感系统并行解调

利用可调光纤F-P滤波器设计了两种多通道分布式光纤光栅传感系统的解调方案,其中四通道分布式并行解调方案可高精度并行解调上百个外界被测信号,该方案已被武汉理工大学广泛应用于大型多点监测工程中。

基于进口膜片的光纤光栅压力传感器的研究

分析了光纤布喇格光栅(FBG)的压力传感特性,给出了FBG的中心波长与压力的关系以及压力灵敏度系数的表达式,并将FBG纵向粘贴在富士公司生产型号为FBC 20WB2的膜片上进行了压力实验。实验结果表明粘贴在FBC 20WB2型膜片上的FBG压力传感器的灵敏度系数为0.376 nm/MPa左右,其测量精度在满量程范围内为1%,而理论的压力灵敏度系数为0.385 nm/MPa。同时发现粘贴在该膜片上的FBG压力传感器的中心波长与压力变化有着良好的线性关系和很高的相关系数并且迟滞现象较小,说明基于该膜片的FBG压力传感器非常适合于压力测量。

啁啾光纤光栅的传感性能及测量方法研究

介绍了啁啾光纤光栅的物理结构和传感原理,引入参考光栅,采用调制光强的方法实现了啁啾光纤光栅的传感信号解调,测试了它的应变和温度传感性能,测试数据显示其应变和温度传感曲线的线性度分别为0.9991和0.9989,表明啁啾光纤光栅具有较好的线性传感特性。为了解决长期检测时测量结果受光源衰减影响的问题,提出了一种新型的基于光强比值的解调处理算法并进行了实验验证,结果表明,该方法不仅极大地提高了啁啾光纤光栅用于长期检测的测量精度,还具有温度自补偿功能,提高了抗干扰能力,满足长期测试需求。

一种新颖的光纤光栅轮轴计数传感器

基于光纤Bragg光栅传感原理,采用双光栅匹配滤波强度解调方案,研制了一种新型的光纤光栅轮轴计数传感器。从理论上分析了该传感器的工作原理,并进行了实验研究,取得了理论与实验一致的结果。这种光纤类传感器具有不怕潮湿、粉尘、抗电磁干扰等优点。此外,由于使用双光栅匹配滤波强度解调方案,不必使用昂贵的波长解调设备,所以该传感器成本低,有望替代现有的电类产品,在工程实践中获得广泛应用。

差分吸收式光纤气体传感器的研究

研究和讨论了一种易于实现的光谱吸收型光纤气体传感器。采用分布反馈式半导体激光器作为光源,通过光源调制实现气体体积分数的谐波检测,显著提高了检测的灵敏度。同时,采用差分结构,消除了激光器光强波动等共模噪声的影响。

光纤光栅传感器在水布垭面板坝安全监测中的应用

本文分析了光纤光栅传感的基本原理,在坝体模拟槽试验中具体验证了波长变化与温度的关系;通过建设中的清江水布垭面板坝工程,研究了用于大坝监测的光纤光栅传感器的系统构成,并成功地大规模布设了光栅应变传感器与温度传感器;监测结果表明光纤Bragg光栅传感器监测系统具有良好的稳定性与耐久性,为建筑结构的健康诊断提供可靠的依据。

黑体腔光纤高温传感器的原理与应用

光纤传感技术是近年来测量领域的热点之一。由于测量环境的恶劣和限制,使得在某些工业环境中,光纤传感技术的抗电磁干扰、耐腐蚀、防燃防爆等优势得以发挥,得到广泛的应用。本文研究了光纤温度传感的原理,并介绍了一种新型的光纤高温传感器。

基于蓝牙传感器网络技术的桥梁健康监测系统

传感器之间的通信一直受到有线连接和各种无线通信协议的限制。运用一种随处可见并成本低廉的无线通信技术建立传感器区域网络(SANs)将加速传感器技术的进一步发展。自身有着很多优点的蓝牙作为一种世界广泛认可的标准,对于SANs是可行的选择。围绕蓝牙技术提出了一种方法构建由固定无线传感器组成的传感器网络,用于桥梁的健康监测;提出了拓扑组成方案,并对不同传感器信息的传递以及链接能量的问题进行了探讨。

光纤光栅负荷传感器在港口门机上的应用

港口门式起重机的光纤布喇格光栅负荷传感器将钢索张力转变为对测力传感器的正压力,测力元件采用等应变梁结构,使固定在上下表面的光栅同时受到拉力和压力,以两光栅反射波长位移量的叠加表示钢索受到的载荷。该装置提高了测量灵敏度和线性度,而且抵消了环境温度的干扰。标定数据表明,光纤光栅负荷传感器的误差只有0.7%,大大优于电应变片3%的精度指标要求。