光纤Bragg光栅用于动态应变测试的研究进展

应变测量是光纤光栅的主要应用之一。概述了光纤Bragg光栅（FBG）在不同时期和领域用于动态应 变测试的研究进展;阐述了传感头、信号的解调方法和工程应用;评述了基于光纤Bragg光栅的动态应变测试方 法和解调技术;比较了各自的优缺点和目前所能达到的测试范围     

光纤光栅传感技术在桥梁施工监控中的应用

为了满足桥梁顶推法施工监控的复杂要求,分析了光纤光栅传感器的结构和原理;研究了应变和温度交叉敏感以及波长解调等光纤B ragg光栅(FBG)传感技术应用中的关键问题。根据对桥墩受力变形的分析,结合实例设计了传感器参数。将虚拟仪器与FBG传感器相结合,可以利用虚拟仪器技术在信号采集、分析、存储和传输等方面的优势,实现光纤光栅解调与施工监控于一体,保证了施工安全和桥梁质量。     

光纤Bragg光栅在分离式Hopkinson压杆实验中的应用

光纤Bragg光栅用于高频应变的测试是一个重要研究课题．文中介绍了其高频解调原理,探讨了光纤光栅传感器用于分离式霍布金逊压杆(SHPB)实验装置中应变测试的相关问题；推导了弹性杆中传播的应力波σ与传感光纤光栅中光波相位的变化量Δ(?)之间的关系式,进而建立了含有光纤光栅传感变化量的弹性杆应力波计算公式；构建了基于光纤Bragg光栅的动态应变测试系统,对中心波长分别为1550nm和1545nm的裸光纤光栅传感器以及应变片,两种传感器粘贴在被撞击弹性杆(输入杆)表面测试应变的情形进行了比较研究,给出了实验结果．研究表明,光纤Bragg光栅在高频动态应变测量中具有很好的应用潜力和前景,测试方法和结论对于光纤Bragg光栅在高频动态应变的实际测试中具有积极意义．     

时分复用光纤光栅传感系统的高速采集技术研究

以时分复用的低反射光纤Bragg光栅传感系统的高速解调系统为应用对象,研究了以电压比较器型峰值保持电路为核心的多点应变传感的高速采集系统。设计了脉宽低于5ns信号的电压比较器型峰值保持电路,以阻抗匹配原理优化电路参数及输出阻抗,并结合宽带匹配放大电路,实现传感信号的高速采集系统。为验证高速采集系统有效性,开展了悬臂梁的光纤Bragg光栅应变传感实验,测试了传感系统应变与负载的非线性关系。实验结果表明,峰值保持电路响应信号上升迅速且平滑,稳定时间约为15ns,线性相关度为0.999 2,线性度优于2%,悬臂梁的光纤Bragg光栅应变传感系统的误差为4%。     

边孔光纤双折射的分析及其测量

采用有限元分析方法对边孔光纤的双折射进行了理论分析;利用偏振态的周期性变化对边孔光纤的双折射进行了测量,同时,利用边孔光纤B ragg光栅反射光谱对测量结果作了对比分析。测量结果与理论分析偏差小于8%,与光谱实验结果也相吻合,证明了测量方法的可靠性、可行性。所提出的偏振态测量方法具有系统精简、调节环节少、易于实现等优点,对长拍长的光纤是一种实用的双折射测量方法。     

光纤光栅传感器的现状与发展

概述了近几年国内外在光纤传感器领域的研究热点－光纤Bragg光栅传感器的发展与现状,这种迅速发展的功能光纤传感元件具有其它种类的光纤传感器无可拟的优点,给出了光纤Bragg光栅的基本光学特性,光纤光栅的制作技术,光纤光栅传感器的工作原理,对温度和应变的灵敏度分析以及波长位移信号的解调技术等,最后描述了其前景和主要研究方向。     

光纤Bragg光栅传感技术用于应变模态检测

介绍了光纤Bragg光栅传感技术原理，阐述了基于光纤Bragg光栅传感技术和应变模态理论的损伤自诊断智能结构系统的原理，并进行了相关的实验研究。实验表明光纤Bragg光栅传感器抗干扰能力强，具有高灵敏度和长期稳定性，其作为应变测量的工具用于应变模态，进行结构损伤识别是可行的。     

基于FBG的磁场传感器实验设计方案

光纤Bragg光栅(FBG)传感技术较其它光纤传感技术有其独特的优点，使其更具有研究的价值。基于光纤Bragg光栅的应变敏感性和磁性材料的磁致伸缩效应，提出了将光纤Bragg光栅应用于磁场传感测量的方案。设计方案中将光纤Bragg光栅与磁致伸缩材料相结合。实现了光纤Bragg光栅波长漂移量与侧向位移的线性调谐关系；通过测量光纤Bragg光栅波长漂移量，可以估算出外界磁场的强度变化。     

基于图论及应变花的光纤自诊断网络可靠性研究

以某飞机机翼盒段上布置的对结构应变分布进行监测的光纤Bragg光栅自诊断传感网络为例,对提高光纤自诊断网络系统的可靠性方法进行了研究.在传感器排布方式上,对监测点采用光纤应变花的形式;在网络连接上,采用图论中邻接矩阵的方法通过使光开关动作为失效传感器寻找新的解调路径,实现信号的重新解调.结果表明,采用图论中对邻接矩阵的运算同传感器容错技术相结合,可使光纤网络系统在一根或几根传感器信号同时失效时,在不破坏结构的前提下,仍能利用受损区域内存活的光纤传感器,完成自诊断网络的自修复,达到提高网络可靠性的要求.     

光纤变压器绕组温度在线检测系统

针对变压器内绕组易发热的情况,研制了一种新型的光纤式温度在线检测系统。该系统基于光纤Bragg光栅传感原理,对接收到的光信号进行解调,实现对变压器绕组上易发热点进行实时在线监测。光纤光栅测温系统具有抗电磁干扰能力强、体积小、耐腐蚀、绝缘性能强等优点,对变压器整体的智能化测试有重要意义。     

光纤光栅温度补偿实验研究

分析了光纤布拉格光栅对温度和应变传感的响应机制,对光纤布拉格光栅传感中的应变和温度交叉敏感问题进行了讨论,在此基础上提出了采用参考光栅实现光纤布拉格光栅应变传感时的温度补偿的基本原理和方法,并通过实验进行了验证。理论和实验均证明,与其他温度补偿方法相比,笔者提出的参考光栅温度补偿法原理简单,补偿效果好。     

基于光纤光栅的振动参数监测及信号处理系统

针对光纤光栅传感与其他传感技术相比,有其独特的优点,对光纤光栅传感器进行了理论分析,建立了通过测量光纤光栅传感元件的波长而得到振动参数的理论模型,介绍了测量信号处理系统的结构,作了光纤光栅传感器与加速度传感器的振动参数监测实验,并对实验结果进行了比较。结果表明,光纤光栅传感器的性能很好,可以用于低频振动结构的动态实时监测。     

光纤光栅应变传感的研究

采用一种简单的传感装置和匹配光纤光栅强度解调的方法，对光纤光栅应变传感进行了理论分析和实验研究，结果表明，检测信号与传感信号的变化频率一致，相位相反，当传感信号的幅度不太大时，它们的变化波形也一致，实验结果与理论分析基本吻合。     

光纤光栅应变传感器的温度补偿

为建立经过钢套筒封装后的光纤光栅应变传感器的温度补偿方法,从封装传感器的微观结构出发,利用光栅与封装套筒在界面上力学作用机理推导出封装传感器的波长变化与环境温度、应变变化值之间的关系式.给出了应变传感器进行应变测量时的温度补偿公式与工程实施方案.室内的标准实验证明:对于封装的应变传感器进行应变测量时,采用建立的温度补偿公式与实施方案能够正确剔除温度影响,得到真实的应变值,如果采用传统的裸光栅温度补偿方法在温度变化幅度较大情况下将导致严重的系统测量误差.     

光纤Bragg光栅传感器温度和应变的双参量同时测量

分析光纤Bragg光栅传感器的温度应变交叉敏感机制，利用光栅对实现了温度和应变的双参量同时测量，有效的消除了交叉敏感对FBG型传感器测量精度的影响．     

超声波作用下的光纤布拉格光栅频谱分析

阐述了利用光纤布拉格光栅进行传感测量的基本原理与方法,讨论了由于超声波作用而引起的光纤布拉格光栅机械形变及折射率变化.引入分层传输矩阵法建立仿真模型,利用一组典型的光纤布拉格光栅参数并采用分层赋值与矩阵叠加的方法,数值模拟了超声波作用下光纤布拉格光栅的频谱特性.分析了该模型的有效作用条件及改变超声波波长及强度对光纤布拉格光栅频谱特性的影响.提出一种适用于多种条件下的利用光纤布拉格光栅测量超声波的方法,以及相应可供参考的仿真模型.     

光纤布拉格光栅应变传感器炮口初速测试技术研究

在对光纤布拉格光栅应变传感原理分析的基础上,提出了一种易实用化的,能够实现武器弹丸炮口初速测试的方法,介绍了系统的基本组成,对光栅布拉格传感器弹丸炮口速度测试原理和方法进行了分析.和传统的测试方法比较,该测试方法能够实时连续测量火炮发射时每发弹丸的炮口初速,可以用于弹药可编程引信的实时装定,提高空爆弹药的杀伤力,也可以用于对火炮身管寿命的分析.     

光纤光栅传感网络中微弱光信号的检测

本研究了在光纤光栅传感网络中微弱光信号的检测技术．并利用PIN光电二极管作为光电转换器件，成功地在光纤光栅传感复用网络系统中，实现了低达10pW的光信号的检测．