反射式光纤位移传感器的线性补偿研究

采用随机型光纤位移传感器和半圆型光纤位移传感器,对光纤位移传感器特性进行线性补偿,从而扩大了传感器的测量范围。     

反射式光纤位移传感器的研究

本文主要致力于反射式光纤位移传感器的研究。给出了光纤位移传感器的具体的设计方案,即根据光纤反射调制原理进行了反射式光纤位移传感检测系统的设计,采用计数器外径干分尺的测头镜面作为反射体和位移测量工具,分析了位移测量装置和传感器检测电路。实验表明,在0～2mm范围内检测系统的输出与位移成线性关系,灵敏度为196μV/μm,线性度为26％。适于微位移的测量。     

三光纤补偿式位移传感器的研究

研究了三光纤补偿式位移传感器的原理和性能,根据光纤出射端面的近似光强分布,数值计算了三光纤传感器中接收光纤接收光强与位移的关系和补偿后的输出特性,并对此输出特性进行了实验测量.结果表明数值计算结果和测量结果一致,两根接收光纤各自的线性范围较小,补偿后的三光纤位移传感器不仅能改善测量的线性度,而且能在一定程度上放大传感器的线性测量范围.三光纤补偿式位移传感器不仅能有效地消除光源输出强度波动、表面反射率不同和光纤传输损耗引起的测量误差,而且能有效的提高传感器的线性测量范围.     

光纤传感技术位移检测特性分析

光纤传感器的发展,已成为一些边缘测量技术开发的先驱。光纤传感技术应用于位移。实践证明,使用光纤位移传感器,用“归一化”法即可测量微米级的位移,亦可用于距离较远的测量。同时可用于对表面状态进行光学测量。     

地下开挖模型试验的光纤监测

为了克服传统监测技术难以测量小型地质力学模型内部位移场的缺点,开发了基于光纤光栅(FBG)技术的新型棒式光纤位移传感器.将成串的光纤光栅对称黏贴于胶棒上,进行了一系列室内标定试验.在模拟双江口水电站地下开挖工程的三维模型中,采用先灌浆后埋入的方法在预制孔中成功安装了3根光纤位移传感器.标定试验和模型试验结果表明,该位移传感器可根据光纤光栅的应变读数准确测算出位移沿棒长的分布;在地下洞群开挖的整个过程中,主厂房和尾水调压室周边的水平位移保持在较小范围内,开挖活动对整体稳定性未造成不利影响.     

Design of a Reflective Intensity Optical Fibre Bundle Displacement Sensor

反射式光强调制型光纤位移传感器光纤束设计

贾丙辉,俞靖,冯勇,张敏,李钢

（南京工程学院 机械工程学院,南京 211167）

中文说明：

建立了5种不同结构的光强调制型光纤位移传感器光纤束的通用数学模型,对比分析了各光纤束结构在不同设计参数下的光强调制特性;基于5种结构的光纤束光强调制特性对比研究,设计了单圈同轴式光纤位移传感器;静、动态测量实验结果表明该传感器系统具有较好的静、动态性能。

关键词：光纤束位移传感器,光强调制特性,静态标定,动态标定

     

双膜盒式光纤压力传感器设计

设计并研究了一种利用双膜片位移进行压力测量的光纤传感器.这种光纤传感器是在通用光纤传感设计实验系统的基础上,利用了三光纤反射调制技术,它可以实现光源强度的变化和光纤中光功率损耗的变化以及反射率的变化自动补偿.理论上,分析了这种传感器的补偿特性,建立并推导了输入输出关系,给出了理论模拟结果.实验上,制作并实现了光纤压力传感器,分别测试了两接收光纤的位移与输出光强度的对应关系曲线,给出了对应两输出光强比值与位移的实验测试结果,验证了理论的正确性.最后,对所设计的光纤压力传感器进行了标定实验,给出了线性输入输出工作特性曲线.     

基于象限探测器的光纤位移传感器的研究

利用象限测量器研制了一种新型光纤位移传感器，并利用该传感器测定了钢丝的弹性模量，实测值和标准值吻合较好，该传感器能广泛应用于微小位移、形变等的高精度测量。     

深部巷道围岩破裂模型试验变形量测研究

针对地质力学模型试验内部变形难以精确量测的难题,以深部巷道围岩破裂模型试验为基础,在模型中布置了布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器,对巷道围岩内部的应变和位移进行监测,并布置了电阻应变砖进行对比分析.研究成果表明:1)电阻应变砖、布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器测得的围岩内部变形规律基本一致,将光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器应用于模型试验的内部变形量测是可行的;2)光栅尺位移传感器精度可达到0.001 mm,且具有制作简单、稳定性强、不易损坏等优点,在模型试验中具有广泛的应用前景;3)3种量测手段均揭示出深部巷道围岩内部变形呈现波峰与波谷交替变化,这与模型断面出现的破裂区与非破裂区交替破裂现象相吻合.     

光纤测厚传感器及其应用

用光纤位移传感器可以构成一种新型传感器——测厚传感器 ,对纸张等薄型物体的厚度进行测定     

大量程分布式光纤传感器的研究与应用

采用线型和螺旋型光纤传感技术相结合的方法研制出大量程、高定位精度的分布式光纤位移传感器,并对其量程扩展技术和埋设工艺进行了探讨。研究表明,研制的分布式光纤传感器水平位移监测的动态范围达到17 mm,深度定位精度为±0.2 m,可根据需求进行量程扩展,非常适合用于滑坡体深部变形的安全监测。     

基于象限探测器的光纤位移传感器的研究

利用象限测量器研制了一种新型光纤位移传感器,并利用该传感器测定了钢丝的弹性模量,实测值和标准值吻合较好．该传感器能广泛应用于微小位移、形变等的高精度测量．     

光纤微位移传感器及其功能扩展的探索

本文简要地叙述了光纤微位移传感器及其扩展为压力传感器，流速传感器的原理。首重描述了光纤压力传感器的研制以及其初步实验结果。     

一种新型反射式光纤压力传感器的设计分析

将应变式压力传感器的弹性膜片与一种光纤位移检测装置相结合构成了一种反应式光纤压力传感器,阐述了其设计思想,并给出了一个设计实例。该互补偿型传感器可以消除环境温度、光源输出功率波动及光路损耗变化等因素的影响。     

一种新颖的光纤光栅传感器网络

提出一种新颖的光纤光栅传感器设计方案,使传感器对环境温度的变化引起的Bragg波长漂移进行自动补偿,而只对探测目标的空间位移做出线性的反应.从而实现不受环境温度影响的空间位移传感器网络,在环境温度变化的干扰下对目标物体空间位移的长距离高精度探测.     

光纤光栅传感器在重力坝结构模型试验中的应用

在水工结构模型试验研究过程中,主要采用表面位移计、电阻应变片等仪器对坝体的位移和应变、坝基以及抗力体的位移进行测试,而传统的监测仪器难以准确测定模型的内部变形。以某重力坝段为基础,在坝体和坝基分别埋设光纤光栅传感器,对结构模型在超载过程中的内部位移进行监测,并采用位移计、电阻应变片对该物理模型进行了变形监测。通过光纤传感器和位移计对坝体和坝基位移的监测结果比较分析,表明两者在对应部位的监测结果较为一致,证明了光纤光栅传感器在重力坝结构模型试验应用中的可行性,同时试验结果揭示了坝基超载安全系数约为6.0,以及在超载作用条件下的坝基破坏机理。     

应用光纤技术在线检测刀具的磨损

以光纤传导理论为基础，提出了一种新的非接触式刀具磨检测方法－光纤反射位移检测法，该法以激光为光源，以光纤传感器的检测手段，以刀杆振动位移为检测对象来实现了具状态的跟踪检测，大量的切削实验表明了这种方法的适用性和可靠性。     

一种适合工程应用的新型光纤光栅位移传感器

针对全光纤结构健康监测系统中对位移监测的需求,基于光纤光栅传输理论,依据工程结构实际位移监测要求,研制出一种结构简单新颖、位移测试精度高、具有温度自补偿、满足结构长期位移监测的新型光纤光栅位移计.并且对其灵敏度系数进行了标定.从实验结果来看,光纤光栅的波长变化与位移存在很好的线性关系,并具有很好的重复性,相对于解调仪的精度,所设计传感器的精度为0.08mm,相关系数达到0.999以上.     

应用光纤技术在线检测刀具的磨损

以光纤传导理论为基础，提出了一种新的非接触式刀具磨损检测方法——光纤反射位移检测法．该法以激光为光源，以光纤传感器为检测手段，以刀杆振动位移为检测对象来实现对刀具状态的跟踪检测．大量的切削实验表明了这种方法的适用性和可靠性     

光纤位移法进行微小长度测量的相关实验研究

从理论和实验两方面,分析了光纤微位移传感器特性,分别给出了实验结果和理论对比结果,利用该光纤微位移传感器进行微小伸长量的测量,从而给出了一种新的扬氏弹性模量和金属固体线膨胀系数的测量方法。