基于光纤光栅的扭矩测量系统设计

提出一种新的基于光纤光栅(FBG)技术的扭矩测量方法.分析了光纤光栅的传感机理,推导了扭矩与中心波长之间的数学关系,建立了双光纤光栅扭矩测量的理论模型.搭建实验平台,采用曲线拟合算法,对实测数据进行分析和处理,该扭矩测量系统的灵敏度达到22.89 pm/(N·m),最大非线性误差为0.23% FS,符合测量系统的误差要求,验证了此种扭矩测量方法的可行性.对温度补偿实验数据的分析表明:半桥式光纤光栅测量方案具有良好的温度补偿特性,能够补偿温度变化引入的测量误差,从而提高测量精度.     

一种简易测试光纤光栅应变测量系统的方法

针对光纤光栅应变测量系统应用测试问题,基于悬臂等强度梁应变实验,对比理论计算、光纤光栅应变传感器及电阻应变片的三种应变测量方法,得出光纤光栅应变测量系统具有较好的可靠性和准确性。以国外可靠光纤光栅应变测量系统为参照,提出了简易测量光纤光栅应变传感器和光纤光栅传感分析仪性能的方法。针对准分布式监测问题,主要分析了光分路器对光纤光栅传感应变测量的影响。上述分析为光纤光栅应变测量系统在工程中的应用提供充分依据。     

恶劣环境下的光纤光栅扭矩传感器研制技术和验证

为了实现在强电磁场干扰和水中环境等恶劣条件下对扭矩的精确稳定测量,本文对基于光纤光栅的扭矩传感原理进行了研究,采用全桥光路的设计,研制了一种新型的基于光纤光栅的扭矩传感器,该方案实现温度和弯矩的自动补偿。经实验验证,采用全桥光路方案的传感器最大非线性误差为0.02%FS、重复性为0.05%FS,显著优于仅采用单根光纤光栅的扭矩传感器。本文为工作在恶劣环境下,尤其是水中和强电磁干扰环境中的扭矩测量的研究与应用提供了重要参考。     

关节坐标测量机研制中圆光栅误差修正技术

介绍了关节坐标测量机原理、组成,并对其进行了误差分析.从理论上分析了圆光栅安装偏心误差对测量结果的影响,介绍了圆光栅分度误差测量方法,并采用非线性拟合的方法对该项误差进行了修正.     

基于FBG温度解耦的光纤法布里-珀罗 高温压力传感器

本文提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)温度解耦方法的光纤法珀(FP)压力传感器,该传感器采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现批量化制作.通过在膜片式压力传感器的基础上集成光纤布拉格光栅(FBG),实现温度、压力双参数测量;提出温度解耦方法,对传感器进行温度补偿及压力测量结果的修正.实验结果表明,在20～300℃的温度范围内, FBG温度传感器的灵敏度为0.012 nm/℃,在160 kPa的压力范围内,压力测量灵敏度约为0.1μm/kPa, 3次重复实验的重复性误差和非线性误差分别约为5.6%和1.3%,温度系数为0.018μm/℃,压力灵敏度随温度变化为0.283 nm/(kPa·℃),同时,采用温度解耦方法,得到压力计算值与真实值最大偏差小于2.5 kPa.     

基于光纤布喇格光栅传感器的精密位移测量

首先对光纤布喇格光栅传感的基本原理进行了分析,并给出了光纤光栅位移传感的基本公式.在此基础上,设计制作了一种光纤光栅位移传感器.采用光纤光栅作为传感元件,利用多波长计进行波长检测,对位移量进行了传感测量.实验中,传感器位移检测范围为0.6mm,其传感测量精度为±43nm,测量分辨率为1.5nm.实验结果具有良好的线性度.     

采用光栅投影的三维测量方法

提出一种新的三维坐标测量方法,该方法基于光栅投影、相移和三角测量等测量方法。与传统的光学测量方法不同,测量系统采用两个CCD相机记录投影光栅,减小了测量误差,提高了测量精度。测量实验结果在各个坐标上的精度分别为?靘,?靘,?8.5靘,总体精度优于20靘,证明了该方法的先进性和可行性。     

基于光纤传感的管道和容器压力测量方法研究

为解决飞机、舰船、火箭、车辆、石油及天然气领域所涉及的管道和压力容器的压力测量问题,对涉及的管道、容器的压力泄露进行监测、泄露分析和预警,避免传统介入式测量方法弊端.应用一种基于光纤传感的管道和容器的压力测量方法,通过对光纤光栅波长和标准压力值的标定,拟合波长-压力直线的关系,以光纤光栅波长的变化表征管路压力变化.该方...     

飞秒光纤光栅高温测量方法研究

为了实现高温环境下温度的准确测量,利用飞秒激光制备的光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Gratings,FBG）杰出的热稳定性,提出一种基于飞秒光纤光栅的高温测量方法。利用光纤热光系数、热膨胀系数与温度之间的依赖关系,建立了FBG中心波长-温度模型;由于该模型不存在解析解,利用单点中心波长-温度特解和四次多项式拟合温度-中心波长工作曲线。基于该工作曲线和预退火（1 000℃,20 h）FBG在常温至900℃范围内进行温度测量实验,结果表明最大测量偏差不超过±2℃。本方法仅需标定单点中心波长-温度即可实现宽温度范围内的温度准确测量,简洁有效,在航空航天、核电冶金等领域中具有重要的研究和应用价值。     

表面粘贴式光纤布拉格光栅应变传递规律分析与实验研究

粘贴于结构物表面测量应变,是光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的一种重要应用形式。在前人研究基础上,研究去除涂覆层的FBG的应变传递规律,并通过实验验证了理论分析结果。通过理论分析建立了纤芯层-粘结层-基体层的3层应变传递模型,运用仿真分析研究了粘结层剪切模量、光纤与基体之间的胶层厚度、光纤粘贴长度和宽度以及光纤上部胶层厚度对平均应变传递率的影响,分析了影响应变传递的主要因素,提出了增大应变传递率的方法,为表面粘贴式裸光纤光栅的应用提供了重要参考。实验中选用LOCTITE 401胶粘剂将裸光纤光栅粘贴于等强度梁上,通过应变测量实验验证了模型的准确性和有效性,实验中去除涂覆层的裸光纤光栅的平均应变传递率高达96%以上,与理论模型计算值相比误差在1%左右,很好地证明了裸光纤光栅用于应变测量的准确性和可行性。