光纤光栅用于应变/温度传感初探

本文介绍了光纤光栅应变和温度传感的原理，完成了光纤光栅用于应变和温度传感器的初步实验。分析表明波长为８２７ｎｍ的光纤光栅应变灵敏度为０．６５ｐｍ／ｕε，温度灵敏度为５．２ｐｍ／Ｃ。     

光纤光栅应变传感器温度补偿计算值的改进

温度补偿传统算法没有考虑光纤光栅应变传感器标定状态和实际测试状态的差别,在算法理论上存在不足。为解决这一问题,分析了测试状态下传感器的约束变形特征及温度影响,提出了温度补偿改进算法。通过对改进算法和传统算法的比较分析以及混凝土试块应变测试试验,验证了算法的正确性。理论分析表明,改进算法体现了传感器本身的线膨胀系数和被测结构线膨胀系数的差别所带来的影响,理论上更合理。混凝土试块应变测试试验结果表明,利用改进算法得到的实测应变误差小于4με,而利用传统算法得到的实测应变大于8με。改进算法理论正确,计算结果精度更高,具有工程实用性。     

应变和温度同时测量光纤光栅传感器的研究

光纤光栅的出现给一直停滞不前的光纤传感领域带来了新的生机 ,但解决应变、温度的交叉敏感问题 ,实现应变、温度的同时测量一直是光纤光栅传感器的关键问题。从其产生机理出发 ,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展 ,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器系统     

用于鉴别应变/温度的混合光纤光栅传感器的研究􀀁

本文首先介绍了光纤光栅应变和温度传感的原理,然后利用长周期光纤光栅和一般均匀周期光纤光栅对应变和温度响应的显著差异,将它们结合起来进行了用于鉴别应变／温度的混合光纤光栅传感器的研究。     

应变和温度同时测量光纤光栅传感器的研究

光纤光栅的出现给一直停滞不前的光纤传感领域带来了新的生机,但解决应变、温度的交叉敏感问题,实现应变、温度的同时测量一直是光纤光栅传感器的关键问题.从其产生机理出发,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器系统.     

光纤布拉格光栅大应变传感器的设计和仿真

为了解决充气结构,大应变难以测量的问题,使系统得到正确的监测和监控,设计了一种粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)大应变传感器。通过在被测材料和光纤布拉格光栅之间增加过渡材料的方式减小平均应变传递率,由FBG对微小应变的敏感性来测量相应的被测材料的较大应变。基于应变传递理论,用有限元仿真分析的方法对传感器的结构尺寸、材料性能等参数进行优化,实现了0.05%-2%的应变测量范围和0.05%的应变测量精度。为传感器的研制提供了重要依据。     

安装于低模量基体的光纤光栅传感器应变传递分析

FBG传感器广泛应用于基体结构的应变测量,由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体并非直接接触,导致测量应变产生一定的损失。为了提高测量精度,本文建立了一个FBG传感器应变传递理论模型,并利用有限元验证其正确性;最后,利用本文理论对各个参数对应变传递率的影响进行详细分析。     

用于光纤光栅传感器温度补偿方法的研究

本文比较了定长系数线性回归分析法和BP神经网络算法用于补偿温度对光纤光栅压力传感器的影响的效果。回归分析法可以起到一定的补偿作用,但对个别数据点补偿效果不理想。BP网络融合处理后的数据,其零位温度系数和灵敏度温度系数从补偿前的34．5％℃-1和34．2％℃-1分别下降到0．02％℃2-1和0．07％℃-1,提高了近3个数量级,充分证明BP神经网络对光纤光栅压力传感器进行温度补偿的有效性。     

一种改进的双光纤光栅大电流传感器

超磁致伸缩材料(Tb0.30Dy0.70Fe1.95)在不同方向具有不同的磁致伸缩效应,在此基础上,提出了一种改进的基于超磁致伸缩材料的双光纤Bragg光栅(FBG)大电流传感器结构.通过检测2个Bragg光栅的波长漂移差得到被测电流.消除了超磁致伸缩材料的温度影响,解决了FBG的温度-应变交叉敏感问题,同时,增大了FBG的应变,提高了传感器精度.试验结果表明:在-10～60℃的温度变化范围内,该传感器2个Bragg波长差与电流变化具有较好的线性度,不受温度变化的影响.传感器的电流灵敏度为5.78×10-4nm/A,与理论值的相对误差为2.89%.理论与试验结果符合较好,表明该传感器结构是可行的.     

基于神经网络的光纤光栅电流传感器的温度补偿

分析了光纤光栅电流传感器的温度特性,表明传感器的输出受环境温度的影响大且很难消除。利用神经网络具有可以逼近任意非线性函数的特点,提出了用人工神经网络对光纤光栅电流传感器进行温度补偿的方法,实现传感器输出特性的非线性校正。通过Matlab语言编程仿真实验表明,该方法可以有效地消除温度的影响。     

光纤Bragg光栅流量传感器

采用靶式结构作为光纤Bragg光栅流量传感器的换能元件,其中两片光栅分别粘贴于等强度悬臂梁的上下两表面。采用双光栅粘贴方式对传感器进行温度补偿,有效的解决了应变与温度交叉敏感的问题,提高了测量灵敏度。实验表明该靶式光纤Bragg光栅流量传感器的载荷响应灵敏度为33.6pm/kg,测量精度为0.5%。     

低温敏的双管式光纤Bragg光栅应变传感器的研究

机械构件由于荷载会产生应变,根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及所受荷载状况。研制了一种降低温度敏感性的双金属管光纤Bragg光栅应变传感器。利用内、外管材料热膨胀系数的差值,抵消光纤Bragg光栅由于热膨胀和热光效应引起的波长偏移,实现在应变测量过程中的温度补偿。内、外管之间采用螺纹结构连接,通过调整内管旋入外管的螺纹长度来调节传感器的测量范围和温度补偿效果。实验表明,该传感器的温度灵敏系数为2.62 pm/℃,是裸光栅温度灵敏度的25%;应变灵敏系数为1.215 pm/με,非线性误差为0.8%FS,滞后误差为3.6%FS,重复性误差为2.86%FS。     

提高光纤光栅应变传感和振动传感测量精度的一种方法

采用匹配的双光纤光栅组成传感头和采用匹配的光纤光栅组成检测光路,使应变、振动引起的波长移位放大了一倍,从而使这种传感器的测量精度提高一倍。     

一种基片式光纤光栅应变增敏传感器

针对传统裸光栅直接粘贴式应变传感器应变灵敏度小的缺陷,提出了一种基片式光纤光栅应变增敏传感器,通过设计杠杆增敏结构的封装基片实现对光纤光栅的应变增敏.该传感器具有较大的应变放大机制,其测量精度与稳定性超过了裸光纤光栅.建立了该传感器的理论感知模型,并进行了与有限元仿真分析.由等强度悬臂梁标定实验可得该传感器实际应变灵敏度为6.122 pm/με,与理论结果和仿真结果一致,且线性度达到0.99998.通过动态激振实验对该应变增敏传感器的动态响应进行研究,实验结果表明该传感器能够在0～100 Hz范围内保持一致的增敏效果,能够良好的跟踪动态应变.该传感器在大型机械装备的健康监测与故障诊断方面具有良好的应用前景.     

光纤布拉格光栅温度传感实验特性研究

介绍了光纤布拉格光栅传感器测温原理,并通过实验对裸光纤光栅的温度特性进行了研究.实验采用恒温水浴装置,在室温至80℃温度范围内分别使用了中心波长位于1 550 nm附近的两只光纤布拉格光栅进行测量.实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内呈现较好的线性特性,与理论结果一致.此外,还研究了光纤光栅在实际应用中的问题.     

光纤Bragg 光栅传感技术及其应用

阐述了光纤Bragg光栅传感器的基本工作原理、波长移动解调技术 ,概述了其近年来在复合材料及混凝土结构状态检测、电力工业以及能源化工等领域的实际应用情况 ,并分析了其发展前景 .     

一种耐高温光纤Bragg光栅温度传感器

分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0～230℃,且具有很高的稳定性,经10次等精度测量,其灵敏度值的波动不超过0.06%。可应用于高温环境下测量温度的变化。     

双悬臂梁式光纤Bragg光栅位移传感器

位移测量装置利用测量杆通过楔形块作用在固定于底座的等强度悬臂梁上,其中,光纤Bragg光栅粘贴于其中一块等强度悬臂梁外表面的中心线处。在测量中,当测量杆产生位移时,会带动楔形块产生相应的位移,并促使等强度悬臂梁的自由端产生扰度变化,从而导致粘贴于等强度悬臂梁外表面的光纤Bragg光栅产生波长移位。实验表明,当位移增加或者减少时,位于中心测点的光纤Bragg光栅的实验灵敏度分别为正行程0.015nm/mm,反行程为0.014nm/mm,重复性误差为2.2%;正行程的线性度为0.99728,反行程的线性度为0.99684,迟滞为0.0626%FS。     

光纤Bragg光栅温度传感器在硅橡胶绝缘子温度特性研究中的应用

当硅橡胶绝缘子长期工作在恶劣的环境中时,会导致硅橡胶绝缘子产生发热现象.为了检测硅橡胶绝缘子的工作温度,将光纤Bragg光栅分别粘贴于硅橡胶绝缘子的上、下两端和伞群部分.温度特性实验结果表明:在15 kV电压作用下,硅橡胶绝缘子温度发生变化,从而使得光纤Bragg光栅中心波长产生相应的移位.金属棒上、下两端和伞群部分在无污染情况下温升分别为1.8℃、2.1℃和0.5℃;在凝露情况下温升分别为2.3℃、2.7℃和0.7 ℃;在Ⅱ级污秽等级情况下温升分别为3.5℃、4.1℃和0.9℃;破坏后的伞群部分在三种情况下的温升分别为4.9℃、5.5℃和7.1℃.光纤Bragg光栅温度传感器可有效的检测硅橡胶绝缘子的工作温度,反映硅橡胶绝缘子的工作状态.     

光纤光栅温度传感器

本文提出了一种新型的光纤光栅温度传感方案,利用微机控制光纤激光器波长扫描寻址方法实现了传感信号的解调。理论上分析了系统的响应特性,并同实验结果进行了比较。