光纤悬壁梁式振动传感器的研究

研究了一种新型结构的光纤悬臂梁式振动传感器,该传感器的光纤悬壁梁带有光纤微准直透镜,提高了光路的光耦合效率,接收探头采用双光路差分结构,大大提高了传感器灵敏度,同时也增强了抗干扰能力,通过实验测试研究了该传感器对压电陶瓷激振的响应特性,证实了该传感器对振动测试的能力。     

一种机器人光纤传感器光路设计的一般方法

通过实例分析,提出一种机器人光纤传感器光路设计的一般方法。提炼出普通光纤传感器的光路类型和基本光路,进而由基本光路出发,构建各类机器人光纤传感器光路。     

光纤电压传感器光路系统误差分析

研究了光纤电压传感器光路系统中光源、光纤、电光晶体和光电探测器对测量误差的影响结果表明,采用谱线宽度窄、温度漂移小的光源,可减小电光效应的相位延迟误差;采用单模光纤有利于提高信噪比;采用多次提拉的纯净BGO晶体,可抑制双折射的影响;采用暗电流小、线性度好的光电探测器,有利于减小传感器的漂移,改善传感器的线性度．     

光纤电压传感器光路系统误差分析

研究了光纤电压传感器光路系统中光源、光纤、电光晶体和光电探测器对测量误差的影响．结果表明。采用谱线宽度窄、温度漂移小的光源,可减小电光效应的相位延迟误差;采用单模光纤有利于提高信噪比;采用多次提拉的纯净BGO晶体,可抑制双折射的影响;采用暗电流小、线性度好的光电探测器,有利于减小传感器的漂移,改善传感器的线性度．     

偏正无关光纤干涉仪及其微位移测量应用

提出了一种与偏振无关的新型光纤干涉仪,采用端面镀膜的光纤自聚焦准直器,结合球凸透镜构成共光路光纤干涉仪,其探测光与参考光在同一根普通单模光纤中共光路传输,有效消除了偏振衰落影响。通过理论建模分析,并采用高精度的压电陶瓷作为稳定信号源,搭建了微位移测量平台,实测了三角波驱动电压信号与对应的干涉信号。研究了不同扫描电压下,压电陶瓷位移和驱动电压的关系。实验结果表明,该光纤干涉仪可实现微小位移的精密测量,在超精密机床振动、微型机械、传感等方面具有应用价值。     

基于生产者-消费者程序结构的振动传感系统

低频振动常伴随自然灾害的发生,低频振动信号的实时准确检测对海底地震监测及海啸预警等领域的灾害探测具有重大意义,光纤振动传感器是实现低频信号检测的有效方式.设计了一类光纤振动信号传感系统的传感光路及相位解调单元,采用基于迈克尔逊干涉仪结构的顺变柱体传感检波器实现对传感系统中振动信号的转换和探测.针对光纤式低频振动信号传感...     

悬臂梁式双光纤光栅应力传感器的研究

本文研究悬臂梁式双光纤光栅应力传感器,该传感器利用悬臂梁式探头结构,把外界应力变化转化为双光纤布拉格光栅的波长差.当双光栅粘贴于悬臂梁两侧时,双光纤光栅反射谱在外力的作用下反向漂移,外界应力与波长差呈线性关系.为减小波长差,将双光纤光栅粘贴于悬臂梁同侧,双光纤光栅反射谱在外力作用下同向漂移.通过选取适合的双光纤光栅,外界应力与探测器探测到的拍频信号频率呈线性关系,可实现对外界应力的动态测量.     

强磁场、高电压环境下使用的光纤振动传感器设计

利用光纤具有的抗电磁干扰等优点。结合发电机端部线圈振动测试的特点即振动主要成分为100Hz频率,设计了一种光纤振动传感器。传感器输出为脉冲波,通过记数方式实现振动的测量,因此测试精度较高且相应的测试部分容易实现。介绍了传感器的设计原理,并将该传感器在标准振动模拟台上进行试验,给出传感器的实际输出波形。     

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。     

光纤曲率传感器的特性测试与分析

研制了一种新型光纤曲率传感器,通过在光纤表面加工敏感区,放大因被测结构变形引起光纤弯曲所造成的光传输损耗,而最终获得的光损耗就是被测结构变形的信息,非常适合用于智能结构宏弯变形的测量。在实验特性测试中,设计出悬臂梁、简支梁及标准圆柱体机构,并通过精密放大电路,完成对光纤曲率传感器的静态特性、动态特性及方向性测试。     

基于光纤技术的叶端定时传感器

叶端定时测量是一种新型的在线实时测量叶片振动的有效方法，激光光纤叶端定时传感器是整个测试系统设计的关键，该文研究了叶端定时测量方法，并对应用于高速旋转汽轮机叶片振动在线实时监测的光叶端定时传感器进行了设计研究和试验，研究了一个具有高分辨、大频宽和高信噪比的激光光纤传感器的设计方案，并且得到了实验室验证。     

光纤光栅压力计及其传感特性的研究

设计了一种基于悬臂梁结构的光纤布拉格光栅（FBG）压力传感器,采用应变片作为悬臂梁,将垂直压力转换成轴向应力. FBG固定在悬臂梁上,将应力转换成中心波长的漂移. 通过半导体激光器斜边检测法检测FBG波长的移动. 研究了FBG栅区长度和特征反射光谱宽度的关系,选择并制作了栅区长度为1 mm的FBGs作为传感器,确保FBG中心波长漂移时,半导体激光的波长仍在FBG的反射光谱区域内,扩大了传感器的动态范围. 在悬臂梁双侧设计了FBGs对结构,利用这对FBGs对环境温度相应系数相同的特性,消除环境温度波动对压力测量的影响. 在实验中改变FBGs对的温度,测量了它们对温度的响应并利用温度消敏算法获得传感器的温度不敏感性能. 提出了FBG压力传感器的空分复用技术,利用多个光纤耦合器和光电探头（PD）阵列组成传感网络. 上述的压力传感网络技术在边坡、基坑等土木工程结构安全监控领域具有实用价值.     

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.     

光纤传感网络用于电磁流变结构的特性测试与工程控制

电流变材料(Electrorheological-ER)是近年出现的能够在外加电场作用下改变性能的新材料,光纤传感器以其优良的抗电磁干扰能力成为ER构件的性能测试和应用研究中的首选.智能结构使用的难点之一是根据实际使用的目的和结构设计合适的传感器和控制系统.本文先探讨了偏振光纤传感器测量ER构件的动态应变的基本原理,然后以欧拉- 伯努利(Euler-Bernoulli)梁的横向弯曲振动为例讨论了一种用光纤传感网络判断一维振动的几阶振动模式的方法,进而探讨了二维情况下圆板振动模式的判断,可作为动态情况下智能结构实际使用的参考模式.     

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。     

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。     

光纤光栅传感器在机电设备振动监测中的应用

基于光纤光栅传感技术,设计了一种机电设备振动在线监测系统。通过测试,光纤光栅振动传感器具有较好的频响和重复性。将该系统应用于汽轮机的振动检测,实现了对设备状态的实时在线监测。该系统与标准加速度传感器及手持式速度仪进行了现场对比实验,测量结果基本一致。现场长时间监测应用结果表明,该系统具有较高的精度和稳定性。     

对双折射不敏感的光纤电流传感器系统研究

讨论了双折射对光纤电流传感器稳定性影响，并介绍了一种采用光学偏振控制器、块状玻璃传感头和单光路检测的光纤电流传感器。理论分析和实验结果表明，这种结构的光纤电流传感器能够有效地消除输入、输出光纤及传感头的双折射对系统测量灵敏度的影响，使系统工作稳定可靠。     

利用光纤光栅实现压力和温度同时测量

结合光纤光栅弹簧管压力传感器的结构特点 ,在悬臂梁的上下两面分别粘贴两个应力和温度灵敏系数基本相同的光纤光栅 ,通过分别测量光纤光栅对的波长位移 ,实现了压力和温度的同时测量 ,压力和温度测量的分辨率分别为 0 .1 4 MPa和 0 .5℃ .