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。     

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。     

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。     

双光纤Bragg光栅反射谱叠加特性分析

在理论分析了光纤Bragg光栅传感器的温度应变交叉敏感机制的基础上,给出了一种双光纤光栅温度补偿型应变测量传感器结构,并分析了其工作原理.对此传感器的双光纤光栅测量探头存在的反射谱叠加问题进行了较为详细的讨论,指出在光纤光栅反射谱带宽内叠加将产生反射谱畸变,降低测量系统的分辨率,同时提出了解决方法.     

对称推挽式光纤光栅振动传感器设计研究

为实现对低频振动信号高品质探测,设计了一种新型光纤光栅振动传感器,采用双光栅对称推挽式探头结构,可以有效抑制温度和应力交叉灵敏特性。通过理论仿真分析,表明传感器具有高灵敏度和良好的低频探测性能,经优化设计,灵敏度可达546 pm/g,在0~100 Hz之间,灵敏度动态响应特性良好。     

双锥形光纤光栅实现温度、折射率和液位同时测量

为了解决光纤光栅传感器同时测量多个参量的难题,结合锥形光纤技术和光纤光栅技术,设计了一款新型双锥形光纤光栅。采用传输矩阵法,借助二层和三层单模光纤纤芯基模有效折射率的色散方程及标量有限元法理论建模,数值分析了均匀腐蚀区直径为3μm时双锥形光纤光栅的反射谱特性。采用氢氟酸渐变腐蚀法实验制备了双锥形光纤光栅,均匀腐蚀区直径为3μm时,呈现12个反射峰,2个主峰和10个次峰,与理论分析结果基本吻合。同时选取其中3个反射峰测量了温度、折射率和液位,同步测量灵敏度分别为9.63nm/℃、1975.96nm/RIU、26.07nm/cm。双锥形光纤光栅制作简单,作为传感器可同时测量多个参量,不但能有效降低成本,还能拓宽光纤光栅传感器的设计思路。     

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。     

基于弹性梁的光纤光栅波长调谐原理及技术

光纤光栅波长调谐在光纤通信和光纤传感器领域中具有重要意义和实用价值。从理论上分析了基于弹性梁的光纤光栅波长调谐的基本原理,阐述了几种典型的简支梁、悬臂梁及扭梁调谐技术及其特点,展望了波长调谐方法的未来发展。     

光纤布喇格光栅海水温度深度检测系统研究

海水的温度、深度是其重要的物理参量,为了更安全、准确地监测海水的温度和深度,针对目前海洋温度和深度检测大都采用电信号检测,探头在水中安全性欠佳的不足,利用光纤光栅传感探头为全光学器件、水中安全可靠、易于组成传感器网络进行剖面检测的优点,提出一种基于光纤光栅的海水温度、深度检测系统,阐述了其检测原理,进行了系统及传感探头的设计和研制。结果表明,传感器温度和深度检测的线性度很好,达到0.9999,为海水温度深度检测提供了一种新途径。     

新型光纤光栅传感器的设计

论述了光纤光栅传感器的传感机理.从单参数、双参数及多参数传感的角度,深入研究了光纤光栅传感器的设计方法.探讨了光纤光栅敏化与封装技术.举实例阐述了新型光纤光栅传感器的设计方法及实现途径.     

基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器设计

为了弥补现有振动传感器的不足,在分析匹配光栅解调原理的基础上,设计了一种新型的光纤光栅振动传感器.该传感器采用了梁式结构,可以通过调节梁改变传感光栅的中心波长和传感器的固有频率,既可以实现匹配解调,又扩大了频率测量范围.通过标准信号测试实验,得出该光纤光栅振动传感器具有良好的频率检测性能,频率测量范围为0～200 Hz,在20 Hz、190 Hz检测的波形具有良好的信噪比.     

光纤布拉格光栅的折射率传感研究

采用光纤布拉格光栅制备折射率传感器,研究光纤光栅的折射率传感灵敏度与其包层直径之间的关系。理论分析可得,光栅包层直径越小,Bragg波长的偏移量随环境折射率变化的影响越大,这样就能使实验中光栅所反射的LD光功率变化(传感灵敏度)越明显。利用氢氟酸溶液腐蚀光栅包层的方法,得到不同包层直径的光纤Bragg光栅折射率传感器。实验指出,包层直径减小时,光栅可传感的折射率范围会缩小,而其折射率的传感灵敏度却会增大,如包层直径为8.9 μm时,折射率的检测范围为1.3872~1.4730,其最大灵敏度值达到了224.0320 dBm/RIU。     

光纤光栅埋入后温度、应变解耦分析

光纤光栅传感器在现实应用中的一个主要问题是温度和应变的交叉敏感问题.介绍了光纤双光栅同步测量温度和应变的原理,设计了一个光纤双光栅温度、应变测量系统,对光纤双光栅的温度和应变传感性能进行了实验研究,结果表明光纤双光栅具有多参量同时测量的能力.     

光纤光栅高温传感器的研究

提出了一种能够测量高温的光纤布拉格光栅（FBG）传感器结构。利用线膨胀系数和长度均不同的两种金属细杆和光纤布拉格光栅设计而成的传感头，能够将被测温度转化为光栅的应变，解调由应变引起的光栅波长漂移，即可得知待测的温度。目前在实验室实现了500℃的动态范围和1℃的温度分辨率，实验结果与理论分析一致。     

一种基于高衰减光纤的光纤光栅热线式流量计

为了发展全光学流量测量技术,提出了一种基于掺钴高衰减光纤的光纤光栅热线式流量计。通过解调光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)中心波长进行流量测量,具体包括传感器制作、温度传感特性测定和流量测量实验。结果表明,基于衰减系数为8.9 dB/cm、工作波长约为1480 nm的掺钴光纤的FBG具有10.3 pm/℃的温度灵敏度;流量计在400～3700 L/h液体流量范围内可高重复性地实现测量;流量--FBG中心波长遵循特定非线性函数计算模型;流量计的平均灵敏度约为0.15 pm/(L·h^-1),低流速下灵敏度最高可达到1 pm/(L·h^-1)。所提出的流量计丰富了光纤光栅用于液体流量测量的研究。设计中采用了掺钴高衰减光纤自发热和单端毛细管封装,为流量传感器的全光学化、微型化和高灵敏度发展提供了新思路。     

裸光纤Bragg光栅的温度传感特性研究

从理论上分析了光纤Bragg光栅的温度传感原理,并通过实验对裸光纤Bragg光栅的常温温度特性进行了测试。实验结果与理论分析基本一致,证明裸光纤Bragg光栅在常温下的中心波长与温度变化呈良好的线性关系,为其用作温度传感器提供了理论和实验依据。最后,指出了光纤Bragg光栅温度传感器在实际工程化应用中所需要解决的问题。     

基于倾斜光纤光栅及其表面等离子效应的折射率传感比较研究(英文)

介绍了倾斜光纤光栅作为折射率传感器的测量原理,给出它的倾斜角8°与中心波长1550nm的反射谱与透射谱,分析了具有表面等离子的倾斜光纤光栅传感机理。为验证折射率传感的可能性与优点,进行了蔗糖浓度溶液的裸倾斜光纤光栅与镀金的倾斜光纤光栅的折射率测量分析,证明镀金后的表面等离子效应倾斜光纤光栅折射率传感器其灵敏度大大增加。     

New structure for multipoint temperature-independent strain sensing system employing optical power detection scheme

A new structure of multipoint temperature-independent strain sensing system with dual fiber Bragg gratings as sensors is proposed. An optical switch is employed to bridge between the detection site and multiple far ends where fiber Bragg grating sensors are located. A voltage divider is used in the proposed optical power detection scheme to resolve the measurement instability caused by the power fluctuation of the light source in a long term and the nonflat spectrum of the light source. This new detection scheme is demonstrated to have a measurement linearity and resolution of ±0.25% and 0.4 μS, respectively.