光纤感知阵列在线滑觉测试系统

针对智能柔性滑觉传感中位置与速度的实时监测问题,设计了一种监测目标位移与速度的光纤感知模块。首先,采用温度补偿模块解决温度交叉敏感问题;然后,在分析传感单元应力分布仿真结果的基础上提出了“米”型FBG组网结构;最后,采用标准压力计与小球完成了位置方向与速度状态的测试,并提出了适用该结构的目标状态解算模型。仿真结果显示,目标轨迹平均形变量约为0.32 μm,衰减距离宽度约为3.0 mm。实验针对0.255 kg钢制小球进行滑动测试,FBG应力灵敏度均优于0.0206 nm/N,FBG中心波长偏移量可以准确确定物体所在区域位置和物体运动方向。传感模块能够实时监测物体运动状态,智能调整物体施力大小及位姿。结果显示,该滑觉感知系统的平面定位精度、运动角度与速度换算均符合设计要求。并且根据模型函数关系可知,在调整传感网络中 FBG总量时可以实现对位置、角度及速度精度的控制。综上所述,该系统具有对检测区域内目标位置、运动状态实时监测的能力,适用于柔性智能装配、智能仿生皮肤等技术领域。     

基于光纤光栅温度传感器的导线负载检测系统

在电流回路中,当通过导线的电流过高时,会导致线路高温,严重时可能引起火灾。因此实时监测电流线路的温度,对预防线路过载以及火灾的发生具有重要的意义。在理论分析光纤光栅温度传感机理的基础上,设计了用于导线负载检测的传感系统。在0~5 A范围内,实验研究了光纤光栅温度传感器中心波长变化与导线负载之间的关系,验证了导线负载检测的可行性,为导线负载的实时监测,以及断路、短路故障的判断提供了一种新的方法。     

耐高温光纤布拉格光栅阵列在线制备与性能研究

提出了一种耐高温光纤布拉格光栅阵列（FBGA）的制备方法。通过在拉丝塔上以聚酰亚胺作为涂层材料,利用相位掩模版技术和单脉冲在线刻写光栅,经过多次涂敷、烘干以及最后酰亚胺化,成功得到涂层直径为145～150μm,中心波长范围为（1551.35±0.1） nm,反射率为0.06%,传输损耗为1.601 dB/km@1550 nm的聚酰亚胺涂层光纤布拉格光栅阵列（PI-FBGA）。然后对PI-FBGA的热稳定性和可靠性进行研究,结果表明,在线制备的PI-FBGA具有良好的热稳定性及可靠性,能够在300℃以下长期使用,300～400℃可短期使用。该传感光纤的成功制备扩大了常规在线弱光栅阵列的应用范围,在石油化工、环境监测、航空航天等领域具有广阔的应用前景。     

基于光纤感知阵列的井下车辆状态监测技术研究北大核心CSCD

为了实时获取井下车辆位置与速度等状态信息,提出了一种基于光纤感知阵列的监测网络。根据巷道方向构建了光纤传感网络的等效矩阵,设计了多目标车辆状态参数的反演算法。采用MATLAB仿真分析了巷道曲率与距离分辨率的函数关系,得到了在x和y方向上FBG间隔为4.0 m和3.0 m时可满足距离分辨率优于2.0 m的结果。实验对A、B、C三种类型车辆进行测试,速度为5 km/h、10 km/h和20 km/h。结果显示,测试精度会随着测试距离长度的增加而趋于稳定,位置误差介于0.4~0.6 m。巷道曲率对位置误差的影响较小且具有线性特征,可通过线性标定消除。     

基于达曼光栅耦合的光纤阵列能量传输系统

利用光纤阵列传输高功率光能,并针对基模高斯光,提出了一种通用的满足达曼光栅分束耦合约束条件的参数设计方法.首先,确定了系统组成元件并建立数学模型.然后,利用MATLAB软件仿真1×6达曼光栅分束,得到的子光斑束腰半径为20.31 μm、两两间距为127.7 μm,其总衍射效率为84.50％、不均匀度为0.23％.由光栅...     

高初始分辨率的光纤光栅横向负载传感

要提出了一种对光纤布拉格光栅(FBG)在横向斥力负载条件下的谐振波长分裂进行高灵敏检测的方案，并进行了实验研究。采用偏振分束器和偏振无关的光纤迈克耳逊干涉仪组成检测系统，利用相位调制技术．将光纤布拉格光栅的谐振波长分裂的检测转化为相位差的测量，从而大大提高光纤光栅横向压力负载传感的初始分辨率。利用该系统进行横向斥力负载传感实验，得到0．025N／mm横向负载初始分辨能力。     

阵列光纤光栅频谱合束技术研究

文章提出一种新型的基于阵列光纤光栅(AFG)的频谱合束结构,该结构的优点是输出光斑具有较好的单模特性,且系统的可靠性和可扩展性较强.应用高斯模场近似的方法,对这种结构的性能做了仿真分析,仿真结果表明,这种结构的衍射效率高,输出光斑尺寸小,单模特性好.     

基于可调F-P滤波器的光纤光栅传感器阵列查询技术

利用可调 F- P滤波器对四个光纤光栅组成的传感器阵列进行波长扫描 ,借助示波器和探测器对滤波光束的时序分布进行观察 ,实现地址查询。比较波长漂移前后传感阵列的反射谱 ,可用于解调 ,实验结果与预期值基本一致。选用反射率相差悬殊的光栅作传感元 ,有利于增加测量范围     

基于啁啾光纤光栅的光栅内传感

在以基于光纤布喇格光栅（ Ｆ Ｂ Ｇ） 传感器的基础上,介绍了啁啾光纤光栅（ Ｃ Ｆ Ｇ） 的光学特性和基于啁啾光纤光栅的光栅内传感的概念以及在此基础上实现传感的途径     

Spatial shape reconstruction using orthogonal fiber Bragg grating sensor array

With distributed orthogonal fiber Bragg grating (FBG) sensor arrays used as modular detection units, an implementation method for deformation detection and spatial shape reconstruction of a frame model structure was proposed in this paper. After brief introduction of curvature detection principle of FBG sensor, the design, fabrication and encapsulation of the FBG modular detection unit were illustrated detailedly. Every unit was composed of four optical fibers, each containing an array of FBG strain sensors. In addition, the method and procedure of the reconstruction algorithm of three dimensional spatial curve based on orthogonal curvature were also described in detail, as well as discrete curvature continuity method. The constructed algorithm was applied to reconstruction the vibration deformation of the experimental frame model, in which four FBG modular detection units were embedded. Afterward, experimental test and verification were performed for static bending and dynamic excitation of the frame model structure, using the developed experiment system. And experimental results verified the feasibility and effectiveness of deformation detection and spatial shape reconstruction based on orthogonal FBG sensor array. Moreover, the results indicated that the proposed method can provide useful research thinking for the further study of active monitoring of flexible space structures.     

基于LabVIEW的光纤光栅传感实验教学平台的开发

在简要阐述虚拟仪器技术LabVIEW和光纤光栅传感原理的前提下,介绍了一种基于虚拟仪器技术的光纤光栅传感实验平台,给出该实验平台的软硬件构建方法,尤其是对平台的实验功能进行了详细阐述,并通过实例验证了该系统具有良好的实验教学效果。实践证明,该实验平台可使学生快速掌握光纤光栅传感原理和使用方法,对提高光纤光栅使用技能具有实际意义。     

光纤光栅的传感特性研究

光纤光栅传感技术较其它光纤传感技术有其独特的优点,使其更具有实用性。本文介绍了光纤光栅用于温度、应力传感的机理,并对传感系统中很重要的交叉敏感现象的解决进行了讨论。     

基于嵌入式系统的光纤光栅解调系统的研究

对基于DSP和ARM的光纤光栅解调系统进行研究。针对以DSP,ARM为核心的系统电学部分进行设计;对信号解调算法的软件实现进行研究;最后,叙述了系统整体搭建的情况,同时还分析了对系统进行整体测试的情况,将理论研究运用到实际系统中,得到的实验结果验证了系统的实用性。     

基于光纤光栅的机器人多维力传感技术研究

研究了一种光纤Bragg光栅(FBG)机器人多维力传 感器,进行了传感器弹性体的静 态、模态和动态有限元ANSYS模拟,获得弹性体在各方向受力与力矩时应力、应变的变化情 况。在模拟的基础上, 设计、制作出传感器机械结构,敷设FBG和搭建测试系统,并在压力与扭矩实验机上进行了 有关测试;为模拟机器 人腕部受冲击现象,进行传感器动态冲击实验。各种实验分析表明:本文传感器具有良好的 线性度和重复性,灵敏度 可达0.000nm/N,且具有结构设计简单、免受 电磁干扰、稳定性好和成本低等优点。     

基于全同弱光纤Bragg光栅阵列的铁路轨道监测系统

现有的铁路轨道监测主要采用电类传感技术,易受电磁场、外界环境的影响,存在着安全的隐患。因此,采用基于全同弱光纤光栅（wFBG）阵列的铁路轨道应变在线监测技术,用于实时监测轨道的占用情况。通过有限元模拟仿真设计出能感测铁路应变的传感器结构,研究了传感器的封装技术。通过检测wFBG波长漂移得到应变信号从而实现高灵敏度应变测量。采用全同wFBG阵列对传感器和系统进行了实验室和现场实验研究。结果表明:该传感结构可以实现较小的光学损耗,并且能够保证传感器的灵敏度达到3.4 pm/,线性度达到0.997 82,迟滞误差达到0.8%。该铁路轨道在线监测系统可以满足铁路运行管理的实际需要。     

基于光子晶体光纤长周期光栅的双参数传感技术研究

利用高频CO2激光脉冲在折射率引导型的光子晶体光纤(PCF)上写制了长周期光栅(LPG),产生多个谐振峰。实验观察和理论分析均表明,这些峰是源于纤芯LP01模式向高阶纤芯LP11模式的耦合。通过研究产生的两个谐振峰随外界温度、弯曲、折射率和轴向应变的变化发现,LPG只对温度和轴向应变敏感,从而实现对弯曲和折射率均不敏感且能同时测量温度和应变的双参量传感器,减小了交叉敏感,其温度和轴向应变的灵敏度分别为10 pm/℃和-4.0 pm/με。     

悬臂梁中对布拉格光栅应变传感的温度补偿研究

本文首先分析了光纤布拉格光栅传感的基本原理和布拉格光栅波长变化与环境温度和应变的相关方程,然后基于等强度悬臂梁设计了一个简单有效的消除温度影响的应变测量方法.最后,在温度范围为0～60℃之间进行了应变的测试,实验结果表明测量误差为8.32 με.     

基于光纤阵列的气流传感方法研究

提出了一种基于光纤光栅阵列的光纤气流传感器。单模光纤光栅的栅区长度为10 mm,将三根光纤光栅均匀环绕布设于硅胶基体。传感器外界环境温度以及气流流速的改变都会引起传感器反射谱的变化。通过监测反射谱可以实现对外界物理量的测量。实验分析可知,硅胶基体与光纤光栅有着很好的耦合效果,通过改变硅胶基体的长度使得传感器的传感特性得到有效改善。实验研究结果表明,在正常室温情况下,传感器的中心波长漂移量与流速成二次函数关系且传感器具有方向传感特性。本文提出的光纤阵列气流传感器结构紧凑、制作工艺简单、可靠性高。