一种高精度光纤光栅位移传感器设计研究

本论文以光纤光栅传感理论及光纤光栅位移传感器为研究内容,结合导师科研项目,利用布拉格光栅特殊的结构特性,设计并研制出一种基于行星轮系的大量程高精度布拉格光栅位移传感器,并对新的光纤光栅位移传感器原理、测量灵敏度、量程进行了理论分析和实验研究。     

一种反射式光纤传感器的受光特性分析

对研制的一种新结构光纤传感器在精加工表面上的受光特性进行了理论分析和实验结果分析。研究结果表明,光纤测头两路输出信号之比能显著地减少光源发光强度波动及被测表面粗糙度对位移测量结果的影响,从而有利于提高抗干扰能力和测量精度。这是一种性能更为优越的非接触式位移传感器。     

反射式单光纤位移传感器

介绍了一种新型的反射式单光纤位移传感器。它具有结构简单，动态范围大，可确定位移方向等优点。还介绍了消除该系统信号漂移，对光电池进行温度补偿的原理和方法，并分析计算了单光纤束的出射光强与位移之间的耦合关系，理论分析与实验是吻合的     

数字式光纤Mach-Zehnder干涉传感实验系统

给出了一种数字式光纤Mach Zehnder干涉测量实验系统.基于光纤相位传感原理,设计了数字式相位检测电路以及压力、温度、位移的功能型光纤传感器.标定实验的结果表明,压力、温度和位移传感器的测量分辨率分别为0.03kPa、0.07℃、2.5μm.     

光栅式光纤位移、振动传感器的研究

本文建立了光栅式光纤位移、振动传感器的数学模型,并对这种传感器进行了实验研究。文中指出了提高这种传感器精度的方法。这种传感器适用于大型电机位移、振动的监测     

反射式双F—P干涉仪光纤位移传感器的理论分析

提出了一种反射式双F-P干涉仪光纤位移传感器方案,在这个方案中采用LED作为光源。根据部分相干光的干涉理论对该方案进行了理论分析。     

用补偿式光纤位移传感器测量钢丝的杨氏模量

采用补偿式光纤位移传感器测量钢丝的杨氏模量,由调制曲线拟合出直线方程,得到钢丝在加载情况下的微位移,算出实验结果.同反射式光纤位移传感和光杠杆法相比,本实验结果更准确.     

光纤式煤位传感器的研究

光纤式煤位传感器由压力位移传感器和光纤位移传感器组成。本文介绍了其工作原理及在煤炭领域的应用。     

基于光纤Fabry-Perot的电流传感器

利用光纤抗电磁干扰、绝缘性好, 体积小等特性,提出一种新型的光纤电流传感器. 该传感器将悬臂梁结构和光纤Fabry-Perot相结合,基于材料力学理论和电磁感应原理,利用Fabry-Perot干涉仪原理来实现对电流的测量. 在解调方式上采用了相位解调法,分析了该传感器的工作原理及光纤F-P的测量原理,建立了光纤F-P腔的数学模型,推导出电流检测理论公式,并进行了相关实验,证明该电流传感器具有绝缘性好、结构简单、灵敏度高等优点.     

正弦相位调制型光纤传感器的一种解调方案

正弦相位调制型光纤传感器以正弦相位调制的全光纤光路,采用电子电路解调方案实现了实时相位解调,该光纤传感器测量微小位移分辨率达nm量级,工作频率范围为0.1～300Hz,不但可测微小位移及振动,也具有对瞬态位移进行检测的独特性能.文中阐述了此光纤传感器的工作原理及实验结果。     

智能化光纤位移传感测试系统的设计

依据光纤反射调制原理进行了反射型光纤位移传感测试系统的设计，由位移测量装置、光纤位移传感器、并口数据采集卡PG812、PC机以及数据采集软件构成一个智能化的测试平台，通过PC机实时读取和处理测量数据．     

嵌入式微距测量实验平台的设计

在基础物理实验中,通常需测量一些微小的位移量,例如在杨氏模量实验中,使用光杠杆放大法,测量细钢丝的微小长度变化,实验难于调节且精度较差。从实验创新的角度出发,设计了一种利用单片机和位移光纤传感器测量微小距离的系统,该系统简单易用,灵敏度高,通过软件对测量线性化校准,可以较好地使用在微距测量方面。     

A distributed optical fiber bi-directional strain-displacement sensor

Abstract A distributed optical fiber strain-displacement sensor is developed, which consists of an optical fiber gauge of strain-dis-placement and an optical time domain reflectometer (OTDR). The operational principle is the modulation of fiber loss in OTDR, i. e. thestrain and displacement in monitoring position are obtained from the bending loss of optical fiber bonded on the optical fiber gauge of strain-displacement. After examining the strain and displacement in the cantilever and the micro displacement rack respectively, the result indi-cates that the distributed optical fiber gauge of strain-displacement can monitor strains or displacements in different sensitive lengths. Thekey technique for measuring bi-directional strain-displacement is the pretreatment of bending of the freely suspended optical fibers, whichcan be identified with OTDR by inserting time delay optical fiber.     

考虑磁滞的铁稼磁致伸缩位移传感器输出电压模型及结构设计

基于Jiles-Atherton模型、魏德曼效应和压磁效应建立了考虑磁滞影响下磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算结果与实验结果基本吻合,表明所建立的输出电压模型的正确性.对传统Fe-Ga磁致伸缩位移传感器的结构进行了改进,消除了由磁致伸缩材料的磁滞效应带来的位移迟滞,降低了剩磁和驱动脉冲电流对输出电压的影响,使电压信号的信噪比由14.7 dB提高至27.6 dB.制作了Fe-Ga磁致伸缩位移传感器样机,通过实验验证了新结构能改善传感器的线性度、重复性、迟滞性和精度.基于新的传感器结构,此研究可为磁致伸缩位移传感器的优化、生产提供理论依据和实验基础.     

差动式光纤传感器在叶尖间隙测量中的应用

分析了涡轮发动机叶尖径向间隙变化对发动机性能的影响。根据叶尖间隙传感器的使用要求和应用环境：设计了差动式光纤位移传感器进行间隙测量，它采用单光纤传光，两组光纤束接收散射光的结构形式。该传感器能有效消除被测叶片叶尖表面反射率、光源波动等对测量结果的影响。     

用光纤位移传感器测量金属丝的杨氏模量

用光纤位移传感器对金属丝的杨氏模量进行测量,用最小二乘法拟合直线方程,用逐差法处理实验数据,得出实验结果.与光杠杆法相比,该方法测量误差小,准确度高.     

非煤矿山采空区光纤监测研究

非煤矿山采空区大面积垮落会引起地表开裂、塌陷、矿震等恶性事故,为了对采空区进行监测,开发了基于先进的光纤传感技术的光纤位移、应力和微震传感器,将这些传感器进行集成,建立针对非煤矿山采空区的监测系统,并在铁矿进行了现场示范。试验结果表明,基于光纤传感技术的非煤矿山采空区监测系统运行良好,试验数据可信,具有很好的推广潜力。     

一维和二维反射式光纤位移和转动传感器

给出了一种能够在一维方向或二维方向精确确定物体位移和转动的光学纤维传感器。从一个大直径多模光纤中发射出的光,入射到一个由平凸透镜和平面镜组成的系统的曲面上,光经反射后,被小直径的多模光纤收集,经处理后确定物体的位移和转动。两者的分辨率分别达到微米量级和百分之一度。