D形光纤样品制备及其Bragg光栅的实验测量

采用研磨预制棒的方法,制备了D形光纤样品,并在此样品上制作了Bragg光栅,介绍了工艺制作和测量中的一些实际经验.采用深度化学腐蚀技术以增强Bragg波长对外界折射率的传感灵敏度,测量了D形少模光纤Bragg光栅各模式谐振波长随外界折射率和温度的变化曲线,为进一步进行折射率传感研究打下了实验基础.     

光纤Bragg光栅传感技术用于应变模态检测

介绍了光纤Bragg光栅传感技术原理，阐述了基于光纤Bragg光栅传感技术和应变模态理论的损伤自诊断智能结构系统的原理，并进行了相关的实验研究。实验表明光纤Bragg光栅传感器抗干扰能力强，具有高灵敏度和长期稳定性，其作为应变测量的工具用于应变模态，进行结构损伤识别是可行的。     

光纤Bragg光栅在分离式Hopkinson压杆实验中的应用

光纤Bragg光栅用于高频应变的测试是一个重要研究课题．文中介绍了其高频解调原理,探讨了光纤光栅传感器用于分离式霍布金逊压杆(SHPB)实验装置中应变测试的相关问题；推导了弹性杆中传播的应力波σ与传感光纤光栅中光波相位的变化量Δ(?)之间的关系式,进而建立了含有光纤光栅传感变化量的弹性杆应力波计算公式；构建了基于光纤Bragg光栅的动态应变测试系统,对中心波长分别为1550nm和1545nm的裸光纤光栅传感器以及应变片,两种传感器粘贴在被撞击弹性杆(输入杆)表面测试应变的情形进行了比较研究,给出了实验结果．研究表明,光纤Bragg光栅在高频动态应变测量中具有很好的应用潜力和前景,测试方法和结论对于光纤Bragg光栅在高频动态应变的实际测试中具有积极意义．     

光纤传感应力检测的相似模拟实验

为定量化研究矿山相似材料模型的岩层移动规律,采用光纤Bragg光栅传感器、百分表和光学全站仪等多种测量手段,建立了基于光纤Bragg光栅传感器的模型应力应变检测系统,模拟采场上覆岩层由于采动引起的移动变形过程。实验室搭建3 m×1.15 m×0.2 m的采场上覆岩层移动的相似材料模型,几何相似比1∶200,模型中埋入3个不锈钢封装和6个醋酸乙烯封装光纤Bragg光栅传感器,1个陶瓷封装的温度光纤光栅传感器用以温度补偿,模型共架设14个百分表和6条全站仪测线。实验结果表明,光纤传感器对模型开挖过程中的应力状态变化形成了监测,光纤传感器的波长漂移量与相应岩层的垮落形态密切相关;模型实际岩层运移影响了光纤传感器波长漂移量曲线的变化,在岩块断裂时引起的FBG04的最大波长漂移量为1 504.24 pm;实验所用的不锈钢封装传感器的平均灵敏度为32.53 pm/mm,醋酸乙烯封装传感器的平均灵敏度为56.32 pm/mm,醋酸乙烯封装的光纤Bragg光栅传感器平均灵敏度是不锈钢封装的1.73倍。     

光纤光栅传感器的现状与发展

概述了近几年国内外在光纤传感器领域的研究热点－光纤Bragg光栅传感器的发展与现状,这种迅速发展的功能光纤传感元件具有其它种类的光纤传感器无可拟的优点,给出了光纤Bragg光栅的基本光学特性,光纤光栅的制作技术,光纤光栅传感器的工作原理,对温度和应变的灵敏度分析以及波长位移信号的解调技术等,最后描述了其前景和主要研究方向。     

基于光纤混沌激光FBG压力传感的实验研究

基于非线性克尔效应,通过调节泵浦电流及环形腔内光的偏振状态实验验证了环形掺铒光纤激光器混沌的输出。结合光纤Bragg光栅(FBG)与环形掺铒光纤混沌激光器,利用混沌的类似detla函数特性,验证和分析了基于掺铒光纤混沌激光器的分布式光纤Bragg光栅传感系统。实验结果表明,利用参考混沌光与反射的混沌光之间的互相关特性,可以准确的判断出光栅串中每个光纤Bragg光栅的位置,通过可调谐滤波器很容易获得受压后光纤光栅中心波长的改变量。     

光纤Bragg光栅传感技术在桥梁预应力监测中的应用研究

针对桥梁预应力检测的问题,提出了采用光纤Bragg光栅(FBG)传感技术进行监测的新方案,分析了光纤Bragg光栅传感器的传感原理,进行了室内、工程现场与常规的电测技术的对比试验.结果表明:光纤Bragg光栅传感器比电检测系统传感器具有更高精度,能绝对数值测量,抗干扰能力强,结构简单,长期稳定性高,实现对工程结构的实时、在线监测.该技术在土木工程界具有广泛的应用前景.     

基于光纤光栅的路面动水压力测量试验研究

汽车在有水膜的路面行驶时,动水压力将使汽车发生滑水,这是十分危险的。为了测量路面的动水压力,基于光纤Bragg光栅传感原理设计了一种光纤光栅动水压力传感器,介绍了其压力传感原理,推导了该传感器波长与压力之间的关系式。通过室内标定实验,获得该传感器的压力与光栅波长漂移成良好的线性关系,并埋设于某高速公路路面测量了动水压力。试验结果表明,该传感器稳定性好、抗干扰能力强,适用于路面动水压力的测量。     

简易光纤Bragg光栅测重传感器的制作

设计了一种测量重力的光纤Bragg光栅传感器。光纤Bragg光栅传感器结构形似梯形体,在梯形体的上台面可以放置被测物体,在下台面中间位置需要粘贴光纤Bragg光栅。通过这种结构可以将纵向力转换为横向力,重力测量转换为横向位移测量。实验结果证明,自制的光纤Bragg光栅传感器测量范围在0～3.5 kg之间时,波长与重力呈现较好的线性关系,进程、回程显示具有较好的重复性。     

光纤Bragg光栅锚杆应力应变监测系统

锚杆是矿山巷道的主要支护形式之一，现有锚杆支护质量检测方法无法进行远程监控、不能实现全过程监测，本文提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚杆支护质量监测的新方法。介绍了光纤Bragg光栅监测系统的工作原理及其构成，实验系统由3个Bragg光栅组成阵列，将其粘贴在长度0．6m的金属锚杆杆体表面，进行锚杆受力的检测以及与电测技术的实验室对比试验。结果表明，光纤Bragg光栅传感器具有高的测量精度，结构简单，可以实现在线实时监测。     

基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪的波长解调技术研究

对基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤光栅Bragg波长解调原理进行了分析,模拟仿真了干涉仪的输出谱,并讨论了其输出电路的运算形式.实验研究了基于Mach-Zehnder干涉仪的温度传感系统的波长解调方案,该系统达到0.7 pm的波长检测精度.     

光纤布拉格光栅压力传感器的研究

简要介绍了光纤布拉格光栅的传感原理,理论分析了弹性元件平膜片的受压变形规则,并将光纤布拉格光栅粘贴在自行设计的不锈钢平膜片上,构成了基于膜片的光纤布拉格光栅压力传感器,给出了光纤布拉格光栅的布拉格波长偏移量与压力的关系表达式。实验结果表明,光纤布拉格光栅压力灵敏度系数达到2.9pm/kPa,与理论分析值基本相符.另外,传感器在所测压力范围内呈现出很好的线性特性、重复性,适合于易燃易爆场合的压力测量。     

光纤光栅传感特性测试仪的研究

利用匹配光纤光栅解调的技术,将光纤光栅和悬臂梁结构相结合,制作出一种新颖的光纤光栅传感测试仪.该仪器具有成本低、线性度高、灵活性和方便性,不仅可作为现场光栅传感测试装置,而且可以作为光纤光栅教学实验设备.     

光纤光栅传感技术应用研究及其进展

光纤光栅传感器具备普通光纤传感器所不具有的不受光强波动影响、自参考的绝对测量、便于单光源波分复用和光集成四大优点,因此成为当前国内外的一个研究热点．目前光纤光栅传感器在航空航天领域和民用工程领域已得到了较为广泛的应用,而且各种新的解调方案不断被提出,然而被测参量之间的交叉敏感和解调技术等因素影响了光纤光栅传感器商品化的进程．当前的问题是探索性价比更适合于产业化的技术方案,使光纤光栅传感器能更广泛地为国防和国民经济建设服务．因此,对光纤光栅传感技术在国内外的应用研究进行了较为全面的综述,以使有关方面和同行对该研究领域投入更多的人力物力．     

低频光纤光栅加速度传感器

为了摆脱电磁干扰对磁电式传感器的影响,通过对光纤光栅加速度传感器力学模型分析,建立了加速度与波长变化间的数学模型,设计了低频光纤光栅加速度传感器.实验结果表明,光纤光栅加速度传感器幅频带宽为45 Hz,横向抗干扰能力为40dB,能够满足工业测量需要.     

具有温度补偿的光纤光栅压力传感器

为了实现高压测量时的温度交叉敏感问题,提出一种基于自由弹性变形体的光纤光栅压力传感器结构及光纤光栅传感信号的自解调方法。与传统光纤光栅传感器中传感单元与解调单元相互分离的结构不同,该文提出的光纤光栅压力传感器系统利用一对匹配的光纤光栅和一个简单的等腰三角形悬臂梁结构,实现了传感解调的合而为一,解决了光纤光栅传感器的交叉敏感和信号啁啾的问题。仿真与初步的试验结果表明,在高达100M Pa的压力范围内,测量灵敏度为8.5 pm/M Pa。     

聚酰亚胺/聚乙烯醇湿敏材料性能对比分析

湿度是仓储、民爆等领域一个重要的环境参量,湿敏材料感湿特性直接决定了传感器本身的性能优劣。选择光纤湿度传感器最常用的两种湿敏材料聚酰亚胺和聚乙烯醇作为研究对象,通过在光纤布拉格光栅表面涂覆两种不同的湿敏材料,分别对传感器的灵敏度、响应时间、长期稳定性进行测试。实验结果显示:涂覆聚酰亚胺的湿度传感器线性度可达99.98%,灵敏度为5.4 pm/%,响应时间为9.7 min,最大波长偏移量为5.6 pm;涂覆聚乙烯醇的湿度传感器在相对湿度60%~90%的高湿范围内具有更高的灵敏度,因此更适于高湿环境下的湿度测量。     

新型光纤光栅渗压传感器及其在土木工程中的应用

基于光纤光栅传感原理研制出一种监测孔隙水压力的新型光纤Bragg光栅渗压传感器,并进行了室内标定和现场试验。该传感器可将过滤后进人传感器腔体的水压引起的光栅反射光波长的变化灵敏直观地显示出来,从而实现孔隙水压力的实时监测。与常规的电类检测仪器进行的对比试验表明：该传感器不仅能达到常规仪器的监测效果,而且具有绝对数值测量,抗干扰能力强,结构简单,长期稳定性高,能很好地实现对土木建筑结构的实时、在线监测等独特的性能,在土木工程界具有广泛的应用前景。     

量子保密通信中光纤光栅的波长稳定性研究

为了改善量子保密通信设备中所用光纤布拉格光栅的长期波长稳定性,从工艺角度提出了采用特殊光纤涂覆层材料对常规的光纤光栅加以改进,并制作了基于新工艺的双金属温度补偿光纤光栅样品.理论研究了温度和应力等因素对光纤光栅中心波长的影响,分析了光纤光栅温度补偿的原理和方法.通过高温加速老化的方法,监测了所制作的新工艺光纤光栅样品在等效3年时间内中心波长变化情况,同时对比测试了原有工艺的部分样品.分析了所制作的光纤光栅在特定传输距离时应用于量子保密通信中的滤波特性.结果表明,新工艺的光纤光栅在3年等效老化时间内,中心波长漂移量均在产品允许的最大漂移范围内,较常规的光纤光栅工艺有较大改善,满足设备长期运行时对波长漂移精度的使用要求.     

光纤光栅温度补偿实验研究

分析了光纤布拉格光栅对温度和应变传感的响应机制,对光纤布拉格光栅传感中的应变和温度交叉敏感问题进行了讨论,在此基础上提出了采用参考光栅实现光纤布拉格光栅应变传感时的温度补偿的基本原理和方法,并通过实验进行了验证。理论和实验均证明,与其他温度补偿方法相比,笔者提出的参考光栅温度补偿法原理简单,补偿效果好。