Simultaneous sensing of displacement and temperature with a single FBG

A novel fiber Bragg grating (FBG) sensor with simultaneous sensing of displacement and temperature is presented. The FBG is affixed on the cantilever inclinedly. The midpoint of FBG exactly coincides with the zero strain layer of a rectangular beam. The vertical displacement can be measured by the broadened bandwidth of FBG as the bandwidth is insensitive to temperature, while the temperature can be measured by the center wavelength shift as the wavelength shift is insensitive to vertical displacement. With 0.1 nm spectral resolution of the analyzer, sensitivities of bandwidth-displacement and center wavelength-temperature are 0.48 nm/mm and 0.05 nm/°C, resolutions are 0.2 mm and 2.0 °C, and sensing ranges of displacement and temperature are up to 8.5 mm and 45°C respectively. Experimental results match theoretical analyses very well.     

布里渊散射分布式光纤传感技术的研究进展

阐述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术测量光纤温度/应变的基本传感原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的几种传感技术,布里渊光时域反射(BOTDR)、布里渊光时域分析(BOTDA)、布里渊光频域分析(BOFDA)分布式光纤传感技术,特别对BOTDR的原理和典型系统方案进行了详细的介绍。最后,叙述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术当前的进展和趋势。     

基于C形弹性管的光纤光栅压力位移传感测量

设计了一种基于C形弹性管的光纤布喇格光栅传感结构．用管内过剩压力使弹性管的自由端产生位移和管表面产生的应力对光纤布喇格光栅反射波长进行调谐．得到了光纤布喇格光栅反射波长变化对应于压力和自由端位移的线性关系．在0～6MPa的压力范围内,光纤布喇格光栅反射波长随压力和位移均呈线性变化且压力和位移的传感灵敏度分别达到0.0305nm/MPa和0.0359nm/mm,线性调谐范围分别为0.183nm和0.215nm,波长分辨率分别为3.05pm和0.718pm．     

耐高压FBG压力传感器实验研究

为了提高光纤Bragg光栅（FBG）的压力灵敏度以实现油气井下高压传感的测量要求,设计了一种以薄壁筒为衬底外加保护套的耐高压FBG传感器。将FBG沿着弹性筒的轴向用高温胶固化在筒的内部。由于外界油压将引起弹性筒轴向压缩并传递到FBG上引起FBG波长的变化,测量FBG波长的变化即可得到外界压力的变化。理论得到传感器的压力响应灵敏度为-0．035nm／MPa;0-40MPa压力范围内压力实验测得传感器压力响应灵敏度为-0．0339nm／MPa,线性拟合度为0．9997,理论和实验符合得很好。结果表明：该传感器性能稳定,线性度和重复性好,可以用于油气井下高压的实时测量。     

一种补偿式光纤光栅传感器压力特性研究

提出一种基于高弹聚合物封装、金属膜盒感受联杆传递的组合式光纤Bragg光栅(FBG)压力传感机构,对其压力传感特性进行了理论和实验研究。结果表明,FBG中心反射波长漂移对压力呈现良好的线性响应特性,压力传感灵敏度可达0．57nm／MPa。将压力测量范围扩展到了0～4MPa,这一组合传感机构只对压力增敏,对温度量只保持了裸光栅原有灵敏特性。采用精密弹簧补偿了因高弹聚合物材料应变时产生的时滞效应,避免了高弹簧聚合物存在的弹性滞后和后效性,提高了压力测量的重复性和复用性。     

支吊架结构输油管道应变仿真及光纤布里渊散射实验研究

为了有效检测输油管道应变,首先,提出采用有限元软件对支吊架结构输油管道施加载荷,仿真管道表面应变分布,从而优化分布式光纤输油管线应变检测排布方式;然后,在实验中将传感光纤沿轴向黏贴于管道外表面,通过布里渊光时域分析仪（BOTDA）测量光纤布里渊频移,以对管道表面应变分布进行实时监测。对比仿真和实验数据可知,管道顶部和底部对应变敏感,且管道表面应变分布的仿真结果与实验数据基本吻合。