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。     

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。     

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。     

光纤光栅动态称重技术的研究

在实验室内搭建了一套光纤动态称重系统,该系统是基于普通单模光纤光栅传感技术。在实验小车经过支撑称重台面的金属弹性体时,将引起弹性体形变,采用光纤光栅传感器监测这一形变。通过分析光纤光栅解调仪采集到的光纤光栅传感信号,反演出实验小车的质量。实验结果表明系统精度优于±3%。该系统采用实时校准光纤光栅传感器基准传感波长方法,消除了环境温度对测量结果的影响,具有自温度补偿功能。     

基于温度补偿高双折射光纤环镜的边缘滤波解调方法

提出了一种光纤光栅传感解调新方法。系统由1个3dB耦合器、1个传感光纤布喇格光栅、1个双折射光纤环镜和1个探测器构成,高双折射光纤环镜作为边缘滤波器。光纤光栅波长的线性解调带宽为3．6nm。对双折射光纤环镜的温度补偿进行了实验研究,实验表明,封装的高双折射光纤环镜能够补偿高双折射光纤环镜的温度漂移。补偿前的高双折射光纤环镜波长随温度漂移为2．3nm／℃,补偿后的双折射光纤环镜波长随温度漂移为0．005nm／℃,远小于未补偿的双折射光纤环镜波长随温度漂移。     

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。     

光纤布里渊与布喇格光栅共线技术的温度互补偿

为了解决实际工程应用中光纤光栅和分布式布里渊共线技术测试应变的绝对温度补偿方法成本较高、不易布设等问题,采用光纤布里渊和布喇格光栅共线技术应变感知的温度互补偿方法,通过感知探头——双光纤光栅-纤维增强复合智能筋的室内和户外温度补偿试验探讨了该方法的有效性和适用性。结果表明,该方法可以实现光纤布里渊和光纤光栅的准分布式温度互补偿,误差低于8%,在工程接受范围内。此外,该技术还能同时给出应变和温度双参量测试结果,简化了传感系统,降低了布设成本,适合实际工程应用。     

基于双光纤布拉格光栅结构的电流互感器设计

设计了一种基于双光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)结构的电流互感器,将光纤光栅分别粘贴在超磁致伸缩材料(GMM)和蒙乃尔(Monel)合金材料上。把FBG-GMM放在磁路系统中作为电流互感器传感探头,应用FBG-Monel作为解调元件和温度补偿装置,实现电流测量的同时实现了温度补偿。理论分析与实验结果表明该电流互感器电流可测范围为0.3～12.6A,系统传感灵敏度可达6.812×10-3 nm/A。该电流互感器成本低,结构简单,适用于小电流测量。     

双光栅π相位差温度不敏感加速度传感技术研究

提出了一种基于π相位温度不敏感的双光纤布拉格光栅加速度传感技术,并设计了双光栅加速度传感器,对该传感器的温度特性和加速度对中心波长的响应进行了研究。给出了该传感器的结构及封装方法。从理论上分析了基于π相位温度不敏感的双光纤布拉格光栅加速度传感原理,分析了温度和加速度对波长的响应关系,推导了该光栅加速度传感器的响应灵敏度的解析表达式。通过实验分析双光栅的加速度响应和平坦区。实验结果表明,在温度比较宽的范围内,可实现温度不敏感加速度的准确测量,加速度响应灵敏度为15.52 pm/(m.s-2),实验值与理论值的相对误差为3.06%,加速度与波长具有较好的线性关系,线性度为99.8%,在小于共振频率的低频段具有较好的平坦区。表明该双光纤布拉格光栅加速度传感器具有温度不敏感特性,能实现低频加速度的准确测量。     

温度对光纤光栅反射波长漂移量的影响

设计建立了一套光纤光栅温度传感实验装置,研究了温度对光纤光栅反射波长漂移量的影响。分别对升温和降温过程中光纤光栅反射波长进行了测试,得到了升温和降温过程每度反射波中心波长平均漂移量,分析讨论了波长漂移与温度的变化方向的关系和温度传感响应速度等问题。结果表明,光纤光栅温度传感器响应速度很高,反射波长漂移量与温度具有比较好的线性关系,且与温度的变化方向无关。     

光纤光栅反射波长移动研究

提出并实验了一种探测光纤光栅波长移动的新方法。该方法用一组与各个传感光纤光栅的参数对应相同的光纤光栅作为滤波元件,用抖动倍频的方法跟踪传感光纤光栅的反射光谱的峰值点,同时采用高分辨率的光栅尺作为系统的读出设备,彻底消除了压电陶瓷的非线性性及滞后性带来的误差,从而得到高精度的测量结果。     

光纤光栅反射波长移动研究

提出并实验了一种探测光纤光栅波长移动的新方法.该方法用一组与各个传感光纤光栅的参数对应相同的光纤光栅作为滤波元件,用抖动倍频的方法跟踪传感光纤光栅的反射光谱的峰值点,同时采用高分辨率的光栅尺作为系统的读出设备,彻底消除了压电陶瓷的非线性性及滞后性带来的误差,从而得到高精度的测量结果.     

光子晶体光纤光栅制备方法最新进展

详细阐述了国内外几种典型光子晶体光纤光栅的制备方法，如紫外曝光法、热激成栅法、机械压力法、双光子吸收法．并分析了各自的优缺点，还分析了光子晶体光纤布拉格光栅、长周期光栅的模式耦合特性。研究表明：光子晶体光纤光栅具有对外界折射率不敏感的特性，且在纯硅纤芯写制的光栅还具有对温度不敏感的特性。简要介绍了光子晶体光纤光栅在光通信及光传感领域中的应用，并对基于光子品体光纤光栅的新型光子器件进行了展望。     

Linear edge and temperature characteristic of tilted fiber Bragg gratings cladding-mode envelope

In this paper, a system of linear edge filter demodulation based on weakly tilted fiber Bragg gratings in fiber sensor was proposed. The linear edge of the cladding-mode envelope and temperature characteristic between cladding modes and core mode of tilted fiber Bragg grating (TFBG) were experimentally investigated. The results show that falling edge (1505–1535 nm) and rising edge (1545–1565 nm) of the cladding-mode envelope is approximately linear and can be used as an edge filter. Moreover, the temperature characteristics of the core mode and cladding modes are similar to FBG’s. It can dynamically compensate the temperature induced wavelength shift of the FBG and the effect of temperature on the demodulated sensing signals is minimized. The advantages of this simple system are an all-fiber design, quasi static and dynamic operation, high stability and lower cost.     

多参量一体化光纤传感器及标校系统的研制与开发

提出一种集温度、压力和流量多参数同时测量的新型光纤传感器,并对其原理和结构、工艺设计展开研究工作。采用靶式与悬臂梁结构相结合的机敏结构、薄壁压力应变筒结构等集成在同一传感器探头上,并利用四只光纤光栅使得温度、压力和流量三个参数得以同时检测。利用光纤光栅两两之间波长移动量相差或相和,使温度与流量、压力交叉敏感问题得以解决。同时开发了光纤传感器标校系统,这一系统可以较准确实现对所研发的多参量一体化传感器的测试结果进行检测和标校。     

传感用光纤光栅写入技术的研究和发展

为克服目前传感应用领域借用传感性能并不优异的通信用光纤光栅的不足,在总结传感用光纤光栅制作技术的特点和要求基础上,对近年来传感用光纤光栅的制作技术进行了系统回顾,具体分析了耐高温、高机械强度、增敏/去敏等常见传感用布喇格光纤光栅的写入技术以及紫外曝光、机械变形、红外激光逐点写入等传感用长周期光纤光栅的制作方法,最后对传感用光纤光栅制作技术的发展方向进行了预测。     

FBG温度灵敏度及增敏技术研究进展

研究了光纤布拉格光栅（FBG）的温度传感机理及特征参数对温度灵敏度的影响.针对国内外光纤光栅温度增敏研究的几大方向,分别从光纤光栅的材料选择、写入方法、封装材料和封装工艺等方面,进一步详细分析了光纤光栅温度传感器增敏技术的发展趋势.