差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器,并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究.该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小,还可以判断参量的方向,且灵敏度比单一传感器增加一倍.实验证明,通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽,大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性.     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器，并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小，还可以判断参量的方向，且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明，通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽，大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

一种新颖的光纤光栅应变与温度双参量传感器

提出了一种光纤微弯协助型光纤光栅(FBG)应变、温度双参量传感的新方案。通过特殊的传感器结构,FBG反射光的中心波长和光强受到应变与温度的调制,根据调制系数的不同,实现了应变与温度的同时测量。实验表明,本传感器有效解决了温度与应变的交叉敏感问题,而且线性响应度高(0．995),结构简单。     

基于杠杆原理的新型光纤光栅微位移传感器

设计了一种新型的光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。基于杠杆原理,通过自由设计不同的力臂长度满足各种测量要求,可以在不损毁光栅的情况下使光栅产生更加显著的应变;其封装不会产生啁啾,可以通过结构的级联实现传感器的复用进行多维多参量的测量。实验结果证明,在微测量范围0.00-0.20 mm内,该微位移传感器的灵敏度达到12.5 nm/mm,较其它梁臂或聚合物封装结构的传感器有很大提高。     

用于编织复合材料应变检测的光纤微弯传感器

研究了光纤微弯传感器在树脂基编织复合材料应变检测中的应用，将光纤编入三维四向编织碳／环氧复合材料试件中，构成微变传感器，并通过树脂传递模塑工艺成型，对编入试件光纤的性能参数进行了测试，并对在三点弯曲载荷下试件内部的应变进行了检测，实验结果表明，编入试件的微弯传感器可以经受编织工艺和成型工艺，该传感器具有一定的灵敏度和测量范围。     

光纤应变片的传感研究

本文设计了基于光纤应变片的光纤应变传感器,方法基于测量粘贴于其上的光纤弯曲损耗来获取应变量和形变量。通过微位移架上的位移测量实验与悬臂梁上的应变测量实验,结果表明该光纤应变片提供了同时适合于应变与形变的检测方式。值得一提的是,该光纤应变片的应变响应灵敏度优于电阻应变片的应变响应。     

缆索拉力光纤微弯传感器及其非线性补偿

缆索拉力监测对相关行业的安全生产具有重要意义。提出一种新型缆索拉力光纤微弯传感器,介绍了带有弹簧的传感器结构,给出了传感器力学传递函数关系式,通过对梯形弹簧的非线性特性分析,说明梯形弹簧可用于缆索拉力光纤微弯传感器的非线性补偿。实验测试结果表明,经过梯形弹簧非线性补偿的缆索拉力光纤传感器可以获得很好的线性响应。该缆索拉力光纤传感器可应用于电梯、塔吊、起重机、空中索道等场合的拉力监测。     

光纤光栅与法珀微腔温度应变双参量传感器

针对光纤应变传感器的温度-应变交叉敏感性问题,研究了一种结合光纤布拉格光栅(FBG)与法布里-珀罗(FP)微腔的光纤FBG-FP混合型温度应变双参量传感器。该传感器由两根垂直切割的单模光纤穿入一段石英毛细管(Glass capillary),并在石英毛细管两端固定制成,其中一根光纤端面附近预刻FBG,两根光纤端面间距为微米量级,构成FP微腔。处于自由悬空状态的FBG测量温度,FP微腔测量应变,并利用FBG的温度测量结果补偿温度对FP微腔的影响,从而有效解决光纤应变传感中的温度-应变交叉敏感性问题。成功制备了初始腔长为30.6μm的光纤FBG-FP混合型温度应变双参量传感器,温度与应变灵敏度分别达到了12 pm/℃和175.2 nm/με,并成功实现了应变测量的温度补偿。     

一种新颖的光纤Bragg光栅小电流传感器设计

利用光纤Bragg光栅的应变传感原理设计了一种新颖小电流传感器,通过检测光栅反射峰峰值波长的位移来实现小电流的检测.实验结果表明,室温下检测电流在10 mA～10 A范围内时,传感曲线具有良好的线性,且测量值与理论值较吻合.与微弯效应光纤电流传感器相比,该方案具有更好的稳定性和较高的精度.     

基于锥形光纤和球形结构的双参量光纤传感器

本文设计了一款球-细芯-球结构的双参量光纤 传感器,再通过光纤拉锥,对光纤传感 器的折射率和轴向应变特性进行了前后对比,通过实验和理论分析可知,双球结构之间的细芯拉 锥后,对传感器的应变和锥部区域的折射率灵敏度影响较大。该实验结构简单,制作方便, 易于重复。该结构制作的双参量光纤传感器在拉锥后,锥部区域的折射率灵敏度比拉锥前提 高了两倍以上,达到50.53 nm/RIU,而轴向应变灵敏度也比拉锥前提 高了两倍左右,可达到 2.908 pm/με,实验结果基本符合理论推导。     

基片式多纵模拍频光纤激光位移传感器

提出并设计了一种基片式多纵模拍频光纤激光位移传感器,利用谐振腔中不同模式之间的拍频信号实现传感,可以监测物体微小位移。该传感器采用应变传感基片结构,有效对光纤进行保护,并能缓冲拉伸和压缩带来的形变,增加传感器灵敏度。同时在原有多纵模拍频光纤激光器的基础上进行了改进,使系统获得更高的信噪比。阐述了多纵模拍频传感器的测量原理,设计制作应变片并搭建实验平台。实验选取4个不同拍频信号作为传感信号,实验数据表明:在0~30 mm范围内,频率漂移基本呈线性变化,线性拟合度最高可以达到0.999 4,这与理论推导结果一致。由于拉伸平台的拉伸精度限制,该传感器的测量精度为110-3 mm。经过反复实验表明,该传感器具有良好的稳定性。     

基于光纤智能夹层的损伤检测系统

介绍了基于光纤智能夹层的损伤检测系统以及该系统的两个关键技术:光纤传感器与材料结构集成以及与静载荷损伤检测算法。标准化、模块化的光纤智能夹层是光纤智能夹层解决了光纤传感器与结构集成的一种实用方法。用聚酰亚胺光制作的纤智能夹层便于存储、运输和埋置,并且可以很方便地埋入或粘贴材料结构,埋入结构对结构的强度和传感器的灵敏度影响不大。为了适应Bragg光栅解调仪的解调速度,本系统采用基于静载荷损伤识别算法。该算法只要求使用结构应变参数,并不需要使用挠度、位移等参数;不需要建立结构的有限元模型;不需要使用优化算法。因此,该算法具有高效、成本低的优点。所设计的软件通用性好,可应用于不同结构和不同类型的损伤。该系统应用于机翼盒段,并成功地实现对盒段上螺钉松动的检测。     

MEMS双光纤位移声传感器设计与分析

提出了一种新型强度调制型光纤传感器的理论模型。该模型使用单模光纤,讨论了光在准直透镜中的传播规律,利用光学透镜的准直作用,即矩阵光学原理和高斯耦合理论实现光强调制。强度型光纤传感器采用微电机系统MEMS结构的压力振动膜片拾取振动位移,通过分析施加在膜片上压力的变化及膜片尺寸得到影响双光纤位移传感器灵敏度的相关参数。仿真结果表明:合理的选择参数可以使传感器的灵敏度在不增加结构复杂性的前提下较传统方法有103量级的提高。     

面向井下环境参量的光纤传感物联网系统

为了能够大范围准确获取井下环境参量并有效抑制噪声, 研究了基于新型光纤光栅(FBG)封装的光纤传感物联网系统。设计了一种可同时测试应变与温度的传感模块, 试制了新型FBG封装结构, 搭建了符合巷道结构的光纤应力监测分布网络。采用基于互相关差分计算的方法实现了对振动噪声的消除, 并对井下巷道的应力和温度进行了连续监测。结果表明, 拱段45°与60°的FBG可以准确记录应力、温度变化数据。该系统在大范围井下环境参量监测中具有更高的稳定性、更好的适应性。     

F-P腔式光纤MEMS压力传感器的设计

提出了一种新型结构的法布里-珀罗(F-P)腔光纤压力传感器.该传感器基于法布里-珀罗多光束干涉,利用压力敏感膜的纵向挠度变化带动位移柱的横向位移运动来改变F-P腔的腔长变化.详细阐述了传感器新结构的设计方法及其工作原理,分析了不同参数对传感器性能的影响.采用ANSYS软件仿真模拟了传感器压力敏感膜在压力作用下的挠度变化.结合现有的MEMS工艺,可制作出工艺简单、温度系数低、灵敏度高,且抗电磁干扰的MEMS光纤压力传感器.     

双通道光纤气压传感器系统设计

介绍了一种新型双通道光纤气压测量系统的原理和结构组成.该系统由双通道光纤位移传感器和高精度金属膜盒组成,用光纤位移传感器检测气压变化引起的膜盒自由表面的位移.气压测量系统的输出特性参数与系统光源的光强无关,只取决于系统气压传感部件的结构参数.系统的信号处理电路包括光信号前置放大电路、窄带滤波电路、真有效值转换电路以及A/D转换和单片机电路.根据实验测定的系统输出特性,该系统的测量精度达到±0.1 hPa,分辨率小于0.2 hPa.     

基于33耦合器相位解调的光纤声音传感器设计

为了在某些应急情况下无源传输声音信号,采用基于光纤迈克尔逊干涉仪原理光纤声音传感的方法结合了收音弹性盘片和光纤粘接的工艺设计,使用33耦合器相位解调方法对传感信号进行相位解调,实现了一种新型光纤声音传感器系统。给出了干涉仪3路输出信号相位差的表达式,利用最小二乘法拟合求出干涉仪3路输出信号的平均相位差,取得了仿真与实际测试数据。经过测试,该系统可以准确有效地还原出设计带宽内的声音信号。结果表明,该光纤声音传感器系统适用于电磁恶劣等应急环境中,验证了该设计方案的可行性。     

基于光纤声发射传感技术的桥梁监测实验研究

光纤传感器耐久性好,体积小,质量轻,易于实现分布式检测,能满足桥梁等土木结构的实时健康监测.该文设计了一非本征光纤法布里-珀罗(F-P)传感器结构,分析了光纤F-P声发射传感机理,建立了基于光纤F-P声发射传感技术的检测系统,用于混凝土桥梁健康状况的实时在线检测.实验结果表明,该传感器结构简单,体积小,成本低,制作容易,能有效用于桥梁健康监测,易于实现商品化.     

光纤智能结构中Bragg光栅的DWDM检测

光纤Bragg光栅传感器以其优越的性能是最有希望应用于光纤智能结构中的传感器。基于DWDM原理与技术提出了在光纤智能结构的应用中检测光栅波长位移的DWDM方法，进行了实验研究和相关讨论，实验表明在较大范围内波长位移与轴向应变呈线性．为光纤光栅智能结构的实用化推广打下基础．