以磁致伸缩原理为基础的光纤磁场传感器的最新进展

本文重点研究1990年以来以磁致伸缩原理为基础的光纤磁力测量方面的发展,最新实验结果表明:所测磁场频率范围是从直流到交流的1Mz;频率在34Hz时分辨率为O.07PT;1Hz时分辨率为10PT。论述的主要内容包括原理、基本装置、传感器的品质因数及提高灵敏度的方法。介绍首次探测人体磁信号(心磁图)的光纤磁场梯度计,及多通道光纤磁强计在港湾航线的应用。     

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.     

磁力共振在磁致伸缩光纤磁场传感器中的应用

给出了影响共振频率的因素及解决频率漂移的办法,从而得到既有很高灵敏度又有很好稳定性的光纤直流弱磁场传感器.     

光纤磁致伸缩传感器灵敏度的研究

研究了光纤磁致伸缩传感器的灵敏度与其磁致伸缩套层厚度的关系。从磁致伸缩应变的一般公式出发，应用力学平衡条件，可求出光纤与磁致伸缩套层粘合后共同应变，根据光弹理论的公式，即可给出灵敏度与套层厚度关系的明确表达式。     

光纤光栅磁场传感器的实验研究

研究了将优化后的悬臂梁光纤光栅（ＦＢＧ）敏感结构用于磁场传感．基于材料力学理论和电流与磁场相互作用原理,得出布拉格反射波长为１５６１．４８ｎｍ的光纤光栅对磁感应强度的灵敏度为０．６５ｎｍ／Ｔ;实验测量表明该值为０．５６ｎｍ／Ｔ,理论值和实验值基本相符,说明本文所设计的磁场传感器具有可行性．     

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。     

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．     

光纤布拉格光栅渗压传感器设计

为实现对尾矿库的安全渗压实时监测,设计了一种波纹膜片结构封装的光纤布拉格光栅渗压传感器,通过材料及温度光栅双温度补偿,剔除了环境温度的影响。实测结果表明,该光纤光栅传感器量程为0~20 k Pa,压力灵敏度为27.8 pm/k Pa,线性拟合度达到0.999 99,适用于液位小范围变化的高精度检测。在尾矿库浸润线检测中的应用表明,传感器精度高,重复性好。     

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...     

光纤光栅温度仪的研制

介绍了一种新型光纤温度仪。该仪器采用1309nm光纤光栅作为温度传感器探头。对于光纤光栅的波长检测采用一种基于光纤边沿滤波器进行比例检测。该检测方法具有成本低,响应速度快等优点。信号处理和显示通过一个AT89S52单片机实现。该仪器适于在电力、油田、医学等强电场和易燃易爆环境进行远程温度在线检测。     

温度型光纤白光干涉传感器的研究

根据光纤白光干涉传感器的测量原理,提出了一种采用半导体热电制冷器件的温度控制电路系统并利用它进行温度测试实验.实验结果表明：这种温度控制系统在温度测量的应用中线性非常好,而且升温过程和降温过程中每一个相同的测量点基本重合,具有很好的重复性和可用性,可对温度进行准确测量.     

光纤磁致伸缩传感器灵敏度的研究

研究了光纤磁致伸缩传感器的灵敏度与其磁致伸缩套层厚度的关系.从磁致伸缩应变的一般公式出发,应用力学平衡条件,可求出光纤与磁致伸缩套层粘合后的共同应变,根据光弹理论的公式,即可给出灵敏度与套层厚度关系的明确表达式.     

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．     

具有温度补偿的光纤光栅压力传感器

为了实现高压测量时的温度交叉敏感问题,提出一种基于自由弹性变形体的光纤光栅压力传感器结构及光纤光栅传感信号的自解调方法。与传统光纤光栅传感器中传感单元与解调单元相互分离的结构不同,该文提出的光纤光栅压力传感器系统利用一对匹配的光纤光栅和一个简单的等腰三角形悬臂梁结构,实现了传感解调的合而为一,解决了光纤光栅传感器的交叉敏感和信号啁啾的问题。仿真与初步的试验结果表明,在高达100M Pa的压力范围内,测量灵敏度为8.5 pm/M Pa。     

超磁致伸缩执行器驱动磁场理论分析与实验研究

在分析超磁致伸缩材料的驱动原理和超磁致伸缩执行器结构的基础上,重点对执行器内部的驱动磁场进行了理论分析和实验研究,得出了超磁致伸缩执行器驱动电流与超磁致伸缩棒的驱动磁场之间存在一定的非线性和滞回的结论。并分析了其产生原因,为进一步提高超磁致伸缩搪行器的性能奠定了基础。     

外界条件对光纤光栅磁场传感器性能的影响

为了评估交叉敏感问题,从光纤光栅的传感原理出发,分析了外界环境对传感器性能的影响,讨论了光纤光栅物理参量随温度、应力和压力的变化情况,提出了基于偏振相关特性的光纤光栅磁场传感器方案.利用耦合模理论,仿真分析了温度、应力和压力对传感系统输出的影响.仿真结果证明,该磁场传感方案对温度和应力是不敏感的,而时变的压力会对磁场测...     

基于磁致伸缩的光纤传感器技术

主要利用磁致伸缩原理构建出光纤传感器,并在理论上讨论了影响灵敏度的两个因素.为下一步利用该传感器对地球磁场进行测量,对地震的发生地点和强度进行预测,减少或避免地质灾害对人民生命财产造成的损失做准备.     

光纤光栅温度补偿技术研究

光纤光栅同时敏感温度和应变。因此,在测量与应变相关的物理量时,需要补偿温度的影响。本文综述目前用于温度补偿的算法。这些算法包括需要建立输入输出解析表达式的回归分析法和不需要建立解析表达式的机器学习法。这些方法都可以实现温度补偿,但是,相比之下,机器学习法更为灵活,方便,在光纤传感领域具有一定的应用前景。     

相似模拟实验中光纤光栅传感测试的温度补偿

为了提高光纤光栅的测试水平，研究了相似模拟实验中光纤光栅传感测试的温度补偿方法。采用了不受力温度补偿法。将温度补偿光栅埋设于模型外的相似材料模块中。模型开采过程中模块仅感受温度的变化，不受任何外力；模型内的测试光栅同时感受温度和应变的变化。实验表明，在外界温度变化的情况下，温度的影响作用明显，因此，剔除温度的影响很有必要。使用不受力法可以消除温度的影响，解决了相似模拟实验中光栅测试的交叉敏感问题，提高了测试的精度。     

光纤光栅加速度传感器的研究进展

基于光纤布拉格光栅(FBG)的加速度传感器近年来受到较大的关注,这种基于波长检测的传感器在诸多领域都有良好的应用前景。该文重点对各种不同结构设计的光纤光栅加速度传感器的技术和特点做了分析,对光纤光栅加速度传感器的未来作了展望。