埋入式FBG混凝土应变传感器特性研究

光纤光栅传感技术在混凝土结构健康监测中具有广泛应用前景。研究了一种埋入式光纤光栅混凝土应变传感器,从力学角度理论分析了埋入式光纤光栅应变传感器的工作原理,并对传感器的结构和制作工艺上展开了详细的分析和有限元验证,并对传感器的性能进行了试验研究,试验结果表明:该结构的传感器具有较好的重复性、一致性和温度补偿特性。     

光纤声传感器特性的实验研究

光纤传声器是一种由探头和光纤组合成的Y型声传感器,这种传感器在完成声光转换的同时对声频信号进行了滤波处理,可用在强电磁干扰等一些特殊的环境中.本文对研制的实验型光纤声传感器系统的响应特性进行了测试.当固定光源为50 mA,输入信号200 mV的正弦波,频率为1 kHz时,探测到的信号波形与输入信号波形完全吻合;然后,保持输入信号的电压幅值不变,频率从1 kHz开始分别测量传声器的高频响应和低频响应,发现传声器响应特性比较好,但低频响应特性不如高频响应特性理想,分析原因并给出设计更好的实验型光纤传声器的解决办法.     

基于DBR光纤激光传感器的超声与温度双参量测量研究

介绍了一种基于DBR光纤激光传感器同时测量超声与温度的双参量测量方法。通过对光纤DBR激光传感器中,由双折射效应产生的两种非简并偏振模式拍频的调制,同时获得温度与超声的测量信息。文中首先基于DBR光纤激光传感器偏振外差技术测量的基本理论,分析其在温度信号调制和超声信号调制下的测量原理。然后,设计温度与超声测量实验,得到不同温度下DBR光纤激光传感器的频谱输出,以及同一温度下（34.9℃）,两种超声信号（5 MHz和7 MHz）的频率调制输出。最后,实验论证了不同超声信号在不同温度下的双参量测量输出。本文通过理论与实验的对比分析,表明了DBR光纤激光传感器在超声信号测量的同时,还可以实现温度信号的测量,10 MHz以内温度灵敏度均值0.116 MHz/℃。     

新型光纤液位传感器及其系统研究

提出一种基于法布里-珀罗(Fabry Perot)腔干涉仪的高精度连续型光纤液位传感器及其系统,阐述了光纤F P腔液位传感器的结构和原理。设计样品的试验结果表明:光纤F P腔传感器测量液位,方法简单,且具有很高精度和分辨力,特别适用于大型油库的油罐、储液罐等易燃、易爆及腐蚀性、有毒液体物质的监测。     

光纤光栅金属化封装及传感特性试验研究

提出了一种光纤布拉格光栅的金属化封装工艺,并通过水浴法试验和等臂梁试验对其应变与温度传感特性进行了研究.结果表明,用金属化封装技术可以使光纤光栅传感器的温度敏感特性达到裸栅的2～3倍,达到23.357 pm/℃,应变特性有良好的重复性,线性拟合度达到0.999 9.     

两层镀膜长周期光纤光栅传感器的特性研究

以光纤光栅耦合模理论为基础,提出一种两层镀膜长周期光纤光栅传感器的结构模型,一层是在光纤包层外镀的铜金属薄膜,另一层是在铜薄膜外再镀一层敏感薄膜.对该结构模型的模场特性和透射特性进行分析和模拟,明确了薄膜参数对其透射特性的影响.该结构模型既可以利用敏感膜折射率随外界环境变化而改变的特性,也可以利用金属膜层进行温度和应变...     

电容式仿生触须传感器的设计与试验

为模拟动物触须所具有的非常敏锐的环境感知能力,设计了一种电容式仿生触须传感器并开展试验研究。该传感器以电容式微音器为敏感元件,以光纤为触须材料,用以测量作用在触须尖端的微弱刺激信号。讨论了触须传感器的工作原理,进行了传感器结构和信号调理电路设计,分析了传感器特性。试验研究表明:该仿生触须传感器具有良好的重复性、静态特性和线性度,能充分反映被扫描物体的表面特征,可用于物体形态和表面纹理的有效识别及机器人自主运动避障。     

长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究

利用模式耦合理论,对长周期光纤光栅透射谱谐振波长的温度特性进行了理论分析和数值模拟.结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层热光系数匹配的光纤,从而制作出谐振波长对温度变化敏感或者不敏感的长周期光纤光栅;采用高频CO2激光脉冲三束对称写入法制作长周期光纤光栅,并进行温度特性测试,结果表明,谐振波长具有线性响应的温度特性,灵敏度约为0.088 nm/℃,而峰值损耗对温度不敏感,起伏不超过0.5 dB.     

反射式强度补偿光纤角位移传感器研究

提出了一种基于三探头等间距排列结构的反射式光纤角位移传感器,实现具有强度补偿的大量程、高灵敏度角位移测量.理论分析了该传感器的强度补偿角位移测量机理,建立了数学模型得到角度传感调制函数的表达式;仿真分析了光纤探头端面距反射面距离h及探头旋转半径R对传感特性的影响;实验验证了单接收光纤角位移传感特性.结果表明:输出光强和角位移之间呈现较好的线性关系;距离h越大,传感灵敏度越高;R越小,灵敏度越低,但同时传感区间相对越大.     

高温光纤温度传感器的研究进展

对高温光纤温度传感器的最新研究进展进行了归纳和总结,详细讨论了光纤成分、光纤几何形状、光纤光栅类型、光纤光栅制作方法以及光纤传感器结构等对测量温度的影响,并对几种典型的高温光纤温度传感器的工作原理进行了详细论述.研究表明:高温光纤温度传感器具有优良的特性,能够在恶劣环境下测量极高的温度.     

埋入式F-P光纤应变传感器的疲劳性能试验研究

光纤传感器的研究应用代表着混凝土桥梁结构健康监测技术的发展趋势。针对基于白光干涉的埋入式F-P光纤应变传感器的测试原理及主要结构参数进行了分析，介绍了该传感器的制作工艺特点。通过对传感器的疲劳性能试验，验证了该传感器具有优良的精度稳定性和耐久性，满足桥梁施工现场复杂状况下混凝土结构应变监测的要求。     

微型高温压力传感器芯片设计分析与优化

基于弹性力学和板壳力学理论,分析了微型高温压力传感器圆形膜片的受力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;利用有限元分析方法,借助ANSYS仿真软件,对微型高温压力传感器应变膜进行了一系列的分析和计算机模拟,探讨了传感器圆形应变膜简化应力模型的合理性以及温度对应力差分布的影响,得到了直观可靠的结果,为微型高温压力传感器芯片设计和研发新颖的微型高温压力传感器芯片提供有力的依据.     

基于三角滤波器的光纤光栅交叉敏感技术研究

光纤光栅传感器对温度、应变都具有敏感性。在作为应变传感器使用时,为了保证测量精度,利用FFP(fiber Fabry-Pérot)干涉仪反射谱的上升沿和下降沿设计了三角陷波器,实现了光纤光栅应变的单参数测量,有效地消除了温度的交叉敏感影响。该方法具有原理简单、易于实现等优点,在-20~70℃温度变化范围内,应变误差为±4×10-6,能够满足桥梁测量中对该参数的要求。     

基于镜像异质三周期光子晶体介观压光效应的加速度传感器*

利用镜像异质三周期光子晶体的介观压光效应,用其来代替传统压阻式加速度传感器中的压敏电阻膜,设计出一种新型的高灵敏度加速度传感器。该加速度传感器采用四端固定梁结构,有效地消除了偏轴效应,具有很好的稳定性,在室温下其可测量的加速度范围为0~137gn。利用ANSYS软件对所设计的光子晶体加速度传感器进行静态分析和模态分析。可以看出在悬臂梁根部具有最大的应变值,而且第一模态频率与其他模态频率相差较大,可以有效降低交叉耦合。将光子晶体置于悬臂梁根部具有最大的感应灵敏度。这种加速度计具有很大的优势运用到以后的航天,军事等领域。     

新型疲劳传感器设计与性能研究

基于经过特殊退火处理的康铜材料具有不可逆电阻疲劳载荷响应,用其作为疲劳敏感元件材料,但因制成的疲劳寿命计工作响应应变门槛值太高,设计了结构独特的弹性放大元件,两者组合构成的疲劳传感器灵敏度得到很大提高,满足了大型工程结构循环应力低、工作寿命长的寿命检测要求,从而达到对大型结构长期健康监测目的。通过试验,研究了该新型疲劳传感器的热输出特性和不同受力情况的放大系数变化,得到了传感器热输出和放大系数修正公式。所设计的疲劳传感器性能满足各种大型工程结构疲劳损伤监测要求,与其他疲劳检测方法相比,其测试精度、经济性和效率均具有明显优势。     

增敏微型FBG应变传感器设计

提出了一种两端夹持套管封装的光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器,其结构包括光纤光栅、夹持套管、尾纤3部分,夹持套管封装的传感器尺寸小,可以改变灵敏度系数,测量精度高,适用于应变较小、受尺寸限制的室内模型试验.测试结果表明:增敏微型FBG应变传感器灵敏度高、低噪、稳定可靠,在标距范围内线性关系良好,线性度均达到0.999以上,制作工艺简单,具有很高的实用价值.     

土木工程健康监测用F-P光纤应变测量技术

介绍了基于白光干涉的光纤F -P应变传感器原理 ,对其用于土木工程健康监测的安装工艺、温度补偿技术进行了研究 ,提出了工程应用中尚存的问题。     

光纤光栅传感系统的现状及发展趋势

介绍了光纤光栅传感系统的构成,分析了光纤光栅传感系统所用的3种不同的光源LED,LD和掺铒光源的性能,阐述了光纤光栅传感器的工作原理和各种不同的温度和应力的区分测量方法,描述了滤波法、干涉法、可调窄带光源法等几种常用的信号解调技术,最后,提出适应未来的需要如何对光纤光栅传感系统的光源、光纤光栅传感器和信号解调进行优化。     

组装式石英谐振传感器高温失效研究

针对组装式石英谐振传感器高温失效的具体情况,采取对已失效的传感器解剖分析的方法,研究传感器高温失效的机理及主要影响因素,提出传感器结构改进措施和装配工艺改进措施。在实施改进措施后,传感器高温失效的问题得到了解决。该传感器已经应用在油田现场,并获得良好的效果。