光纤Bragg光栅传感器测试技术研究进展与展望(Ⅱ):位移、加速度、索力、钢筋锈蚀、裂缝测试

综述了土木工程中用于结构应变和温度测试的各种光纤Bragg光栅传感器的研究现状,对其存在的问题进行了分析并指出其发展方向.从传感器制作方面分类介绍了管式、基片式和嵌入式封装应变传感器,增敏型和不受应变干扰的温度传感器,应变和温度同时测量传感器的最新成果.并概括了各种传感器的基本原理,总结了其优点和不足.通过对光纤光栅传感器特点和土木工程结构测试需求的综合分析,指出光纤光栅传感器在混凝土中的埋入技术及光纤光栅传感器的实用性、在结构中的优化布置、耐久性和长期稳定性等问题还需要进一步研究.     

光纤Bragg光栅传感器测试技术研究进展与展望(I):应变、温度测试

综述了土木工程中用于结构应变和温度测试的各种光纤Bragg光栅传感器的研究现状,对其存在的问题进行了分析并指出其发展方向.从传感器制作方面分类介绍了管式、基片式和嵌入式封装应变传感器,增敏型和不受应变干扰的温度传感器,应变和温度同时测量传感器的最新成果.并概括了各种传感器的基本原理,总结了其优点和不足.通过对光纤光栅传感器特点和土木工程结构测试需求的综合分析,指出光纤光栅传感器在混凝土中的埋入技术及光纤光栅传感器的实用性、在结构中的优化布置、耐久性和长期稳定性等问题还需要进一步研究.     

光子晶体光纤光栅在传感器系统中应用研究

光子晶体光纤光栅是一种新型的无源器件,可广泛用于光纤通信系统、光脉冲压缩、传感器及滤波装置中.采用耦合模理论对光脉冲在光子晶体光纤光栅中传播进行分析,给出光子晶体光纤光栅的制作方案,提出了光子晶体光纤光栅在压力传感器、折射率传感器、应变传感器和射流传感器等方面的具体应用.光子晶体光纤光栅对温度的敏感性比传统单模光纤传感器要低2至3个数量级,光子晶体光纤光栅传感器系统不需要温度补偿,传感器系统更为简洁而具备充分的优越性.     

井下光纤光栅温度压力传感器的研制

井下的温度和压力是油田开发中的重要参数.介绍了一种可用于油井井下长期监测的光纤温度压力传感器,该传感器采用布拉格光纤光栅测量原理,优化设计了特殊的封装结构,通过与油田现场测试技术的紧密结合,实现了国内光纤井下传感器无现场应用的突破.该传感器压力量程0～50 MPa,测试精度达到0.1% FS;温度量程0～150℃,测试...     

光纤光栅传感技术研究及应用

从光纤光栅的基本原理出发,综述了光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅在温度、应变等方面的关联特性及光纤光栅传感器的构造、主要特点、技术参数等,并介绍了常见的光纤光栅传感器在各个领域的具体应用.     

光纤光栅测力环及其应用

基于光纤光栅传感原理,将光纤光栅应变传感器、温度传感器与弹性体组合在一起,研制出了光纤光栅测力环.该装置同时测量构件所受应力和温度,并对结果进行补偿以提高测试精度.光纤光栅测力环已成功应用于国内某桥系杆换索施工的监测,实践表明在一般建筑工程环境下,其测量精度可达到±2%,大大优于其他测量工具.因此,光纤光栅测力环可以实时精确地监测工程结构的温度及应力变化状态.     

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。     

光纤Bragg光栅的传感原理及实验分析

光纤传感器作为一种先进的传感器,有许多优点,它的用途必然越来越广泛.本文着重研究了光纤布拉格光栅的应变和温度特性,通过实验所测的光栅应变系数和光栅温度系数与理论计算值很相符,为光纤Bragg光栅在电力、石油、化工等领域的温度和应变监测提供了理论依据和实验数据.     

质子交换膜燃料电池堆内温湿度测量方法进展

分析了燃料电池堆内温度及湿度测量的要求和难点,总结目前燃料电池堆内温度和湿度的实验测试手段和方法,其中温度(场)的测量方法包括微型热电偶(阵列)、热电阻(阵列)、红外热成像、光纤布拉格光栅及荧光测温法;湿度(场)的测量方法有气相色谱法、激光吸收光谱法、小微电子式湿度传感器及光纤布拉格光栅法.通过比较各类测量方法的特点,认为微型电子式传感器及其组合测量具有较好的推广前景,光纤布拉格光栅由于具有信号多路复用、抗电磁/化学干扰等特点,在未来会有较好的发展.     

基于神经网络的光纤光栅压力传感器的温度补偿

针对光纤光栅自身对温度和应变的交叉敏感性,以及光纤光栅压力传感器的输出受环境温度影响很大且不易消除的问题,以聚合物封装的光纤光栅传感器为例,提出了用BP神经网络实现光纤光栅压力传感器温度补偿的方法,解决了传感器输出特性的非线性校正的问题．通过Matlab仿真结果显示,系统最大测量误差由1915％降低到4．26％;实验证明该方法可以有效地减少温度对光纤光栅压力传感器测量精度的影响．     

基于薄壁应变筒的光纤布拉格光栅压力传感器

综述光纤布拉格光栅的传感机理，研制基于薄壁应变筒的光纤布拉格光栅压力传感器。该传感器力灵敏度高，同时又能实现温度补偿；其结构简单，易干工业化生产。对静态特性实验研究结果表明，该传感器系统具有比常规的压力传感器更优越的性能，     

一种适用于骨肿瘤热疗的光纤光栅测温传感器

为解决骨肿瘤微波热疗时传统电子传感器在微波场环境中无法工作、探针刺入骨膜部位时易折断以及使用寿命短的问题,本文采用光纤光栅测温原理设计了一种测温传感器,该传感系统包括测温探针和光纤光栅多点温度监测仪,采用特殊的一体化结构设计及封装工艺,使探针具有0.5 mm壁厚,提高了传感器整体尤其是探针的机械强度,确保了传感器整体密封性能;采用不锈钢材质加工制作,延长了传感器的使用寿命。实验结果表明,传感器的精度为±0.3 ℃,测温响应时间为5 s。临床应用测试结果表明,该系统分辨率达到0.01 ℃,精度、可靠性高而且抗电磁干扰。     

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。     

基于薄壁圆筒结构的光纤光栅瓦斯压力传感器

为提高瓦斯压力监测的精度和准确性,设计了一种带温度补偿、基于薄壁圆筒结构的高灵敏度新型光纤光栅瓦斯压力传感器。通过理论分析,确定了传感器的结构和尺寸。该传感器采用内径15 mm、壁厚0.13 mm、材料为30Cr Mn Si A的薄壁圆筒。通过测试,传感器灵敏度为220 pm/MPa,瓦斯压力为10 MPa时光纤光栅中心波长漂移量为2.93 nm,基本误差小于0.05 MPa,具有较好的可重复性。现场应用表明,新型传感器具有较高精度,克服了温度对监测结果的影响。     

分布式光纤光栅测温系统的理论分析

介绍了分布式光纤光栅F-G腔基本原理,分析了光纤光栅温度传感器的理论,设计了分布式光纤光栅测温系统,采用波长探测解调系统实现对温度的准分布式多点测量,从理论上说明了其可行性和具有较高的温度分辨率.     

光纤光栅传感器高温粘接失效机理实验

随着耐受温度的不断提高, 高温光纤光栅在高温热结构领域的应用潜力愈发明显. 高温粘接是一种实现光纤光栅传感器应用的最简单有效的方法, 但高温环境使得高温粘接存在多种失效的可能. 通过高温拉伸和剪切实验研究了光纤光栅传感器与超高温陶瓷粘接的粘接性能, 结合断口的宏微观形貌观察研究了高温粘接的失效机理. 研究结果表明: 当温度为 500 和 650 ℃ 时, 粘接破坏是包含界面破坏和粘接剂内聚力破坏的混合破坏模式, 并且以粘接剂内聚力破坏为主; 在 800 和 1 000 ℃ 环境下, 粘接失效主要是缘于界面破坏. 在热和力的共同作用下, 粘接剂内部的孔洞逐渐扩展为裂纹, 导致抗拉强度减弱, 而单纯的高温热处理却会提高粘接性能.     

化学蚀刻在光纤光栅低频微振加速度传感器中的应用

介绍了一种自行研究应用双光纤光栅作为传感元件的加速度传感器制作方案，在理论上论证了使用双光纤光栅对加速度的测量具有不受温度影响和增加灵敏度的优点。同时，分析了化学蚀刻在Si晶体上制作光纤光栅加速度传感器的具体工作过程，以及残余应力对传感器的影响。     

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。