温度补偿型光纤光栅加速度传感探头结构设计

采用可调光纤F-P滤波器技术设计了一种光纤光栅加速度传感系统。提出了一种温度补偿型光纤光栅加速度传感探头,探头弹性系统主要有惯性质量块、双弹簧片、钢管等组成。探头采用不受力光纤光栅法进行了温度补偿。该探头具有结构简单,不受电磁干扰,不受光路功率波动和相位噪声影响等优点,且能自动进行温度补偿。     

双简支梁结构光纤光栅加速度传感探头的设计

采用双简支梁结构设计了一种光纤光栅加速度传感探头,探头弹性系统由双简支梁、双光纤光栅、质量块等组成。采用差动补偿法解决了光纤光栅传感器温度与应变交叉敏感问题。该探头结构简单,线性度好,一阶谐振频率达到525Hz,不受电磁干扰,不受光路功率波动和相位噪声影响,且测量灵敏度是单光纤光栅传感器的2倍。     

双简支梁结构光纤光栅加速度传感探头的设计

采用双简支梁结构设计了一种光纤光栅加速度传感探头,探头弹性系统由双简支梁、双光纤光栅、质量块等组成。采用差动补偿法解决了光纤光栅传感器温度与应变交叉敏感问题。该探头结构简单,线性度好,一阶谐振频率达到525Hz,不受电磁干扰,不受光路功率波动和相位噪声影响,且测量灵敏度是单光纤光栅传感器的2倍。     

光纤水听器梭形封装结构灵敏度分析

提高光纤光栅传感器响应灵敏度是提高光纤光栅传感系统检测精度的有效途径之一。聚合物封装是一种简单,有效的光纤光栅保护以及压力增敏方案。文章对采用梭形封装的光纤光栅水听器探头的压力传感特性进行了研究,基于有限元软件ANSYS,对不同聚合物材料所获得的传感效果进行了比较。分析结果表明一定材料的梭形结构压力灵敏度比裸光纤的提高了约200倍。     

多点光纤光栅测温系统在渗流监测中的应用研究

为了监测土石坝内的渗流水的情况,提出一种多点光纤Bragg 光栅传感器(FBG)的结构,采用InGaAs光电探测器阵列探测光强的光纤光栅传感阵列的波长解调方法。根据室内实验结果,对多点光纤光栅传感系统的可行性和监测数据的可靠性进行分析, 给出用于坝体温度场监测的光纤光栅传感器波长温度响应灵敏度可达到0.0091nm/℃。工程中采用电热脉冲方式对传感器附近小范围的土壤进行加热,使其与水的温度形成一定的温差,实测结果表明可以利用光纤光栅传感器监测温度异常的方法判断是否发生渗流, 从而实现对坝体内集中渗漏点的定位和自动监测。在系统防雷击、抗干扰性方面, 采用光纤光栅传感监测系统与传统仪器相比具有明显优势。     

基于双光纤光栅的加速度传感探头结构的设计

分布式光纤光栅加速度传感技术对微弱振动测量分析及其故障诊断具有重要的实用价值。采用副载波调频、波分复用技术提出了一种分布式光纤布喇格光栅加速度测量系统,并进行了基于双光纤布喇格光栅的加速度传感探头结构的设计。该传感探头具有尺寸小,质量轻,不受电磁干扰等优点,有较高的测量灵敏度和分辨率,而且能自动消除温度噪声和相位噪声的影响。     

多参量一体化光纤传感器及标校系统的研制与开发

提出一种集温度、压力和流量多参数同时测量的新型光纤传感器,并对其原理和结构、工艺设计展开研究工作。采用靶式与悬臂梁结构相结合的机敏结构、薄壁压力应变筒结构等集成在同一传感器探头上,并利用四只光纤光栅使得温度、压力和流量三个参数得以同时检测。利用光纤光栅两两之间波长移动量相差或相和,使温度与流量、压力交叉敏感问题得以解决。同时开发了光纤传感器标校系统,这一系统可以较准确实现对所研发的多参量一体化传感器的测试结果进行检测和标校。     

基于TFBG边缘滤波的FBG温度传感器

为了提高系统的温度灵敏度,设计了一种基于倾斜光纤光栅(TFBG)边缘滤波的光纤布喇格光栅(FBG)温度传感器。该系统在常规的TFBG边缘滤波解调系统上引入一个光纤环形镜,将从TFBG透射的光信号反射回来,使其能再次通过TFBG,以增加TFBG透射谱的深度,并对传感光栅进行封装。实验结果表明：封装前和封装后的传感光栅在所测量的温度区间内中心波长的漂移量分别为0.55 nm和7 nm,封装后的漂移量扩大了十多倍;同时,由于TFBG边缘滤波解调传递函数的斜率得到提高,传感器波长解调后的温度灵敏度也得到了改善,是未级联光纤环形镜传感器的1.6～2.4倍。     

基于遗传算法的光纤光栅交叉敏感解调研究

光纤光栅在现代传感领域应用广泛,但交叉敏感特性严重制约了其发展。针对光纤光栅在传感领域应用中存在温度与应力交叉敏感的问题,提出了一种基于遗传算法的解调方案,建立了遗传算法的快速解调模型,经过数学分析得到遗传算法目标方程、适应度函数,系统讨论了参考光纤光栅与传感光栅的反射中心波长不同、反射峰值不同情况下的解调结果。数值研究结果表明,提出的基于遗传算法的解调方案可以有效地解调出参考光纤光栅与传感光栅参数不同情况下的温度与应变变化,有效地区分出温度与应力的影响,温度检测精度为0.1 ℃,应力检测精度为1.5 。打破了传统参考光纤光栅法要求传感光栅与参考光栅一致的要求,降低了系统的组建难度。     

基于双光纤光栅传感的电压互感器的研究

介绍了一种新型的光纤电压互感器,针对FBG传感器在现实应用中的温度和应力的交叉敏感问题,设计了一个光纤双光栅温度、电压测量系统,对光纤双光栅的温度和电压传感特性进行了初步的实验研究.     

全光纤海洋温深剖面连续测量试验研究

为了实现对海洋温度剖面进行高时空分辨率且连续测量的目的,研制出一种将船载拖曳应用与光纤传感技术相结合的新型测量系统。该系统首次将光纤布拉格光栅（FBG）压力传感器集成到温度拖曳链中,从而获得深度信息并判断拖曳链姿态。文中主要讨论了该拖曳温深链系统的研制及海试情况,包含系统装备,压力传感器的实验室标定,压力传感器的海上静态和动态比测试验。通过分析试验数据,压力传感器与ALEC Compact-TD的相关系数达到0.999 837,测量误差小于0.1 m,进一步验证了拖曳温深链系统已初步具备实用性。     

基于无线传感网络电力巡检系统

电力输电线巡检是电力安全生产的一个重要环节.目前的电力线巡检系统存在定位精度较低,自动化程度较低、耗费人力物力等问题.提出一种新的基于无线传感网络技术的电力线巡检系统.该系统将电力线巡检系统划分为三部分:杆塔线路信息采集系统,手持设备,和中心站管理信息系统.信息采集系统从各传感器节点收集信息,并使用无线网络将信息发送到手持设备,手持设备发送的信息中心站管理信息系统.最后讨论了该系统在电力线巡检的应用前景.     

海洋FBG压力及温补传感器温度响应一致性研究

为满足船载拖曳式全光纤海洋温深剖面连续测量的要求,测量海水深度的光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器利用FBG温度传感器作为其温补传感器。由于二者对温度同时敏感且对海水温度的响应时间存在不一致性,导致在拖曳测试海水压力时有所偏差。针对这一问题,本文对传感器的温度响应一致性进行分析研究。通过对FBG温度传感器的外管加装绝热材料,使其与FBG压力传感器的温度响应时间接近一致。通过海试验证,FBG压力传感器与标准传感器ALEC(亚力克)具有较高的测量相关性。     

Sensing and control for automated robotic edge deburring

This paper describes the sensing and control elements of a system for automated robotic edge deburring. The deburring path, automatically generated bp a task planner, is corrected on-line by an active end effector with the objective of controlling the chamfer depth. The sensing system combines the information from force and vision sensors during deburring to provide an improved depth measurement. The vision sensor is then used to verify the deburring performance during an inspection pass. The control system incorporates a new form of adaptive Generalized Predictive Control (GPC) combined with learning control, termed GPC with Learning (GPCL). The system is tested through computer simulations and deburring experiments. The experiments were performed on steel parts with one-dimensional (1-D) and two-dimensional (2-D) edges. For the 1-D edges the depth's standard deviation measured on-line was 0.015 mm with nonadaptive GPC, 0.009 mm with adaptive GPC, and 0.006 mm with adaptive GPCL. With adaptive GPCL and the 2-D edge the deviation was 0.017 mm. This was confirmed by the inspection pass measurements which reported a mean of 0.39 mm and a deviation of 0.019 mm.<>     

基于DS18820的单总线温度巡检系统

介绍了单总线通信协议及DS18820数字温度传感器的性能。阐述了基于单总线的采用DS18820和AT89C2051单片机组成的温度巡检系统，及其系统硬件构成、软件设计流程。该系统设计和布线简单、结构紧凑、体积小、重量轻、抗干扰能力强、性价比高、扩展方便，在大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前最。     

采用聚酰胺酸层的高灵敏度长周期光纤光栅温度传感器

设计并论证了一种高灵敏度的长周期光纤光栅（LPG）温度传感器。将LPG的包层腐蚀,封装进金属外壳使LPG保持恒定拉力,再密封进盛满聚酰胺酸（PAA）的试管中,其中聚酰胺酸热光系数较大,作为感温材料。测试并讨论了使用不同折射率的聚酰胺酸与不同包层直径的LPG时,LPG共振波长随温度变化的漂移。结果显示,对于一个直径已知的特定LPG,当使用较大折射率的聚酰胺酸时,LPG温度传感器的灵敏度变高。对于使用相同折射率聚酰胺酸的LPG,随着LPG的包层直径减小,LPG温度传感器的灵敏度变高。实验制作的LPG温度传感器的灵敏度为1.26 nm/℃,约为普通LPG制作的传感器的10倍,以及普通FBG制作的传感器的100倍。这种新传感器在2~35℃线性度为99.80%,这提高了传感器的潜在应用,特别是在生物医学检测,海洋监测等这些温度范围接近室温的领域。     

基于光纤准直器的反射式盐度传感器

设计了一种新颖的光学盐度传感器,该传感器采用基于光纤准直器结合双通道反射原理而设计,特别适用于长距离的盐度值测量（盐度值在设计中用不同浓度的氯化钠溶液表示）。为了验证该传感器的性能,设计并实施了一个对比实验。实验系统是基于菲涅耳反射原理的双通道系统,一路通道接测量传感器,另外一路通道接普通的带保护层的光纤端子。主要创新点和先进性是:普通的光纤准直器可直接用作盐度值测量传感器,尤其是实验表明该传感器的信噪比至少比普通光纤头式传感器高6.11 dB,等价测量距离至少延长了30 km。实验同时表明温度的影响值为0.005 16 dB/℃,温度对测量值影响很小,而且该传感器系统还可以有效消除光源和外界环境带来的干扰。     

红外系统的定量缺陷识别算法研究

对带有二维内部缺陷的试件的传热建立了物理和数学模型,并根据Levenberg—Marquardt法提出了根据表面红外测温确定内部缺陷尺寸和深度的识别算法,并通过正反问题的求解对计算方法进行了验证。同时,分析了表面测温误差,表面最大温差等对计算结果的影响。通过计算分析可以得到结论：本方法可以精确地识别试件内部的缺陷尺寸和深度;温度测量误差对计算结果的影响不大;表面最大温差越大,缺陷的识别精度越高。本方法适用于可用有限个参数描述的任何形状缺陷的识别。     

基于红外光反射的雪深检测传感器研究与应用

冬季河流湖泊冰盖表面的积雪深度监测是水文信息化领域的一项切实需求,基于空气、积雪和冰盖三种介质对红外光的传输特性差异,设计了一种可以连续实时对积雪深度进行定点检测的传感器。传感器及检测系统于2016年12月初在我国黑龙江上游漠河县江段进行了现场安装与实验测试,通过与传统对射式雪深检测传感器以及当地水文站人工测试结果对比,基于红外光反射特性的雪深检测传感器灵敏度更高,能更准确反映出积雪深度的变化过程,且具有体积小,布设安装方便等特点,为高寒地区野外恶劣环境下积雪深度的定点高精度检测提供了一种新的解决方法和技术装备。     

无人机山区环境激光扫描路径规划方法研究

为了提升山区环境里无人机进行扫描时的飞行测量有效性和飞行效率，提出了一种结合传感器测量特性的路径规划方法，以激光传感器的最大测量距离和角度、飞行效率、巡检目标位置为约束，通过求解规划方程得到飞行的轨迹，从而保证无人机山区环境巡检的安全和效率。结果表明，结合Velodyne VLP-16，RS-LiDAR-16，HDL-32E 3种激光传感器的最大测量距离d以及测量角度θ等特性进行路径规划，规划优化效果分别达到了7.58%, 11.18%, 13.33%。该研究验证了山区激光扫描路径规划方法的有效性和正确性。