光纤布拉格光栅压力传感器的研究

简要介绍了光纤布拉格光栅的传感原理,理论分析了弹性元件平膜片的受压变形规则,并将光纤布拉格光栅粘贴在自行设计的不锈钢平膜片上,构成了基于膜片的光纤布拉格光栅压力传感器,给出了光纤布拉格光栅的布拉格波长偏移量与压力的关系表达式。实验结果表明,光纤布拉格光栅压力灵敏度系数达到2.9pm/kPa,与理论分析值基本相符.另外,传感器在所测压力范围内呈现出很好的线性特性、重复性,适合于易燃易爆场合的压力测量。     

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。     

双光纤布拉格光栅温度和应变传感研究

在对光纤布拉格光栅温度和应变传感原理分析的基础上，构建了一种易于实用化的，能够实现温度和应变双参量同时区分测量的双光纤布拉格光栅传感器结构，并建立了其传感模型，从而解决了光纤布拉格光栅传感器进一步发展的关键问题，即温度、应变交叉敏感问题．最后，在现有的实验条件下设计了该模型的传感实验系统．实验结果表明，当被测温度变化在10～65℃，轴向应变在50με～350με范围内时，测量结果与实际值很接近，从而证明了双光纤布拉格光栅结构传感模型的正确性，并为其深入研究和实用化奠定了一定的理论和实验基础．     

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。     

光纤光栅传感器的原理及应用研究

作为性能优良的敏感元件,均匀光纤布拉格光栅、啁啾光纤布拉格光栅等多种传感器已经有了更多的直用领域。通过光纤布拉格光栅内部写入、干涉法侧面写入、相位模版法写入等制作技术的原理说明和对比评介,通过光纤光栅传感器对所在环境的应变、应力、温度变化和动态磁场的感应原理分析,以及对光纤光栅传感器在复合材料、电力系统、石油天然气井和建筑结构中的应用工程的综述,阐明了这一类传感器件在单参数传感测量,特别是多参数传感测量中还育很大的发展空间,值得进一步研究。     

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.     

光纤布拉格光栅在火灾监测中的应用

介绍光纤布拉格光栅(FBG)传感技术、温度特性、解调技术、光源的选择.在分析光纤光栅感温火灾监测系统工作原理的基础上,着重介绍了该系统的组成、工作过程、特点及应用.     

保偏型光纤传感器解调系统仿真与参数优化

研究了光纤布拉格光栅传感器的波长解调原理和保偏光纤环镜的结构及传光原理,分析了输入光波长和输出光功率的分配特性,提出了一种基于保偏光纤环镜的光纤布拉格光栅传感解调方案,应用Matlab7.0进行仿真分析,验证了理论的正确性,运用Optisystem7.0进行光路测试及参数测定充分验证了解调方案的可行性.最后给出了该解调模型中保偏光纤长度、耦合器耦合系数及两偏振态相位差等参数的最优设置范围.     

基于边缘滤波的温度传感实验研究

利用基于长周期光栅的边缘滤波解调方法,在给出波长解调原理的基础上,对裸光纤光栅和毛细钢管封装的光栅进行温度传感实验研究.实验结果表明,在所测温度范围内,光纤光栅呈现良好的线性关系,且封装式传感头线性度更优.而后利用封装式探头进行解调实验研究,表明经边缘滤波解调后系统的精度进一步提高.     

光纤布拉格光栅传感复用模式发展方向

系统分析讨论光纤布拉格光栅传感复用模式,通过研究波分复用、时分复用及空分复用模式的发展历史和现状,抽象出典型结构,建立数学模型,并总结出工程应用概况;通过分析波分复用、时分复用及空分复用模式的技术瓶颈,找出复用模式的改进方式,即3种经典复用模式的联合复用和复用结构系统的改进。最后,通过总结光纤光栅传感复用模式的发展,构建复用设计的体系结构。提出基于光纤布拉格光栅传感器实时数据提取的数字设计工程将是数字制造的一个重大科学前沿,提出光纤光栅传感复用模式的发展方向,即实现分布式传感系统、构建大规模传感网络和建立统一机理模型。     

光纤光栅传感特性测试仪的研究

利用匹配光纤光栅解调的技术,将光纤光栅和悬臂梁结构相结合,制作出一种新颖的光纤光栅传感测试仪.该仪器具有成本低、线性度高、灵活性和方便性,不仅可作为现场光栅传感测试装置,而且可以作为光纤光栅教学实验设备.     

光纤Bragg光栅传感器在锚固工程中的应用

针对锚杆检测问题，提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚杆监测的新方案，详细介绍了光纤Bragg光栅锚杆监测系统的工作原理及主要构成，进行了工程现场与常规技术的对比实验，结果表明：光纤Bragg光栅传感器具有精度高、能测量绝对数值、抗干扰能力强、结构简单和长期稳定性好的优点，可以实现实时在线监测，具有极大的应用和发展前景。     

基于FBG倾角传感器的分布式测斜技术及其在边坡抗滑桩中的应用研究

提出一种基于新型测斜管和FBG倾角传感器的新型分布式测斜方法。该方法采用柔性变形管与PVC刚性管相连接的改进型测斜管,选取具有增敏结构的新型FBG倾角传感器作为分布式测斜装置的高精度传感器,并利用光纤光栅温度传感器作为温度补偿传感器。在边坡抗滑桩中的实际应用结果表明,基于FBG倾角传感器的新型分布式测斜技术在工程应用中具有有效性,并可成功解决测量中的温度补偿问题。     

基于相位掩模技术的光纤布拉格光栅制作工艺研究

作为一种新型智能传感器件,光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)在传感领域的应用越来越引起人们的重视。在光纤光栅制作方法中,相位模板法使光纤光栅的制作难度大大降低,其优异的稳定性使得工业化生产光纤光栅成为可能,要实现产业化生产,其制作工艺尤为重要。采用常规通信单模光纤G.652,用相位掩模板和准分子激光器制作FBG。通过实验对比,确定相位掩膜法制作FBG生产工艺参数,为光纤光栅的产业化生产提供参考。     

基于温度补偿高双折射光纤环镜的边缘滤波解调方法

提出了一种光纤光栅传感解调新方法.系统由1个3dB耦合器、1个传感光纤布喇格光栅、1个双折射光纤环镜和1个探测器构成,高双折射光纤环镜作为边缘滤波器.光纤光栅波长的线性解调带宽为3.6nm.对双折射光纤环镜的温度补偿进行了实验研究,实验表明,封装的高双折射光纤环镜能够补偿高双折射光纤环镜的温度漂移.补偿前的高双折射光纤环镜波长随温度漂移为2.3 nm/℃,补偿后的双折射光纤环镜波长随温度漂移为0.005 nm/℃,远小于未补偿的双折射光纤环镜波长随温度漂移.     

基于双光纤光栅的流速传感器设计

针对智慧海洋领域对海洋流速监测的要求,基于双光纤光栅能消除温度对流速的交叉灵敏度特性及悬臂梁的杠杆放大结构,设计了一种用于测量流体流速的双光纤光栅流速传感器。该传感器主要由外壳、光纤光栅测试组件及固定件组成,采用无胶化密封封装,进行了灵敏度及动态范围的测试,此外还分析了不同温度和压力对传感器性能的影响。通过高精度解调仪解调,设计的光纤流速传感器的灵敏度为76 mm/s,流速测量范围为0 ~ 1.2 m/s,且该流速传感器对温度和外界压力都不敏感,能够实现对流速单一参量的监测,可以满足油气田开采、油气输送管道、海洋河流等环境下流体测试的需求。     

高响应速度光纤光栅海洋温度传感器设计与仿真研究

设计了一种适合海洋抛弃式测量的高速响应光纤光栅温度传感器。通过对传感器的温度灵敏度的理论分析,采用有限元方法对不同结构参数传感器的响应时间进行了仿真和对比分析,设计了一种响应时间为17 ms的传感器,其灵敏度理论值可以达到30.7 pm/℃,适用于海洋温度快速测量。     

新型光纤光栅渗压传感器及其在土木工程中的应用

基于光纤光栅传感原理研制出一种监测孔隙水压力的新型光纤Bragg光栅渗压传感器，并进行了室内标定和现场试验。该传感器可将过滤后进人传感器腔体的水压引起的光栅反射光波长的变化灵敏直观地显示出来，从而实现孔隙水压力的实时监测。与常规的电类检测仪器进行的对比试验表明：该传感器不仅能达到常规仪器的监测效果，而且具有绝对数值测量，抗干扰能力强，结构简单，长期稳定性高，能很好地实现对土木建筑结构的实时、在线监测等独特的性能，在土木工程界具有广泛的应用前景。     

光纤Bragg光栅锚杆应力应变监测系统

锚杆是矿山巷道的主要支护形式之一，现有锚杆支护质量检测方法无法进行远程监控、不能实现全过程监测，本文提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚杆支护质量监测的新方法。介绍了光纤Bragg光栅监测系统的工作原理及其构成，实验系统由3个Bragg光栅组成阵列，将其粘贴在长度0．6m的金属锚杆杆体表面，进行锚杆受力的检测以及与电测技术的实验室对比试验。结果表明，光纤Bragg光栅传感器具有高的测量精度，结构简单，可以实现在线实时监测。     

基于光纤光栅的变压器绕组温度监测系统

针对传统测温方法对变压器绕组温度监测效果不很理想的问题,设计了基于光纤光栅的变压器绕组温度监测系统,分析了光纤光栅传感原理,并对监测系统进行了硬件和软件的设计,利用搭建的试验光路,对监测系统进行了测试,试验结果表明采用光纤光栅作为温度检测器件,能够对变压器绕组温度进行精确测量。