分布式FBG的粮仓温度监测系统实验研究

提出了一种新型的粮仓温度监测系统,即利用分布式光纤布喇格光栅传感系统从整体上实现对温度的实时监测.在实验基础上,利用origin软件作出了温度与中心波长的关系图,同时与作为标准的K型热电偶测量数据进行对比,偏差曲线显示光纤布喇格光栅测得温度与标准温度接近,偏差在±0.45℃的范围内,表明本监测系统的测量准确度较高,可以满足粮仓温度监测的要求.     

FBG传感器应用开发进展

近十年来,光纤布喇格光栅（ＦＢＧ）传感器已成为光纤传感器技术领域发展最迅速的技术之一,正从实验室走向实用化。其系统开发和应用两方面都取得了快速进展。ＦＢＧ在大型复合材料、混凝土构件、电力、医疗及化学传感等方面的应用取得了重大进展。     

基于FBG的测斜传感器设计与实现

变形监测是进行边坡灾害预警预报的重要依赖手段,为解决当前边坡深部变形监测中存在的不足,研发了一种基于光纤光栅传感技术的测斜仪器。光纤光栅测斜传感器包括刚性单元、柔性感测单元及连接销轴,柔性感测单元为布设有光纤布喇格光栅(FBG)的等强度梁结构,FBG采用在梁表面对称布置的方式以消除温度对测量的影响。边坡内部岩土体变形时,刚性单元随之在连接处发生相对偏转,由柔性感测单元中FBG波长偏移量,利用FBG中心波长与应变、角度的线性关系,得到刚性单元间的相对偏转角度,实现边坡深部变形监测。实验表明,研制的测斜传感器测量单元线性度好,倾角测量灵敏度和分辨率较高,温度造成的误差较小。     

基于FBG的不同工艺下环氧树脂固化监测研究

不同工艺下复合材料固化时的温度变化、固化速率及产生的应变会对复合材料的成型质量产生巨大影响。针对在不同工艺条件下对树脂基复合材料固化过程的监测要求,采用将光纤布喇格光栅埋入环氧树脂内部的方法,对环氧树脂在恒温40℃和室温24℃两种不同工艺下的固化过程进行实时在线监测,固化时间均持续18h。结果表明,环氧树脂在恒温40℃工艺条件下固化时的温度变化、固化速率及产生的应变都比在室温24℃工艺条件下大。     

基于Lab VIEW的FBG传感解调技术的研究

结合虚拟仪器技术和光纤光栅传感技术,自行设计了一套光纤光栅传感解调系统.系统采用了基于迈克尔逊干涉技术的解调方法,将包含被测应变信息的光纤布喇格光栅(FBG)波长信号转变成相位信号,通过以Lab VIEW为核心的虚拟仪器系统检测相位的变化,从而得到被测应变的大小.该干涉解调系统避开了传统解调系统受电磁干扰和环境等方面的影响,因此使测量精度提高.虚拟仪器系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点.     

光纤光栅传感系统信号解调技术的研究

光纤光栅传感是光纤光栅的重要应用之一,波长信号的解调是实现光纤光栅传感网络的关键。介绍了布喇格光纤光栅(FBG)传感的基本原理,对比FBG说明了长周期光纤光栅(LPG)的特点。阐述了基于长周期光栅的布喇格光纤光栅的解调技术,详细阐述了用长周期光纤光栅来解调布喇格光纤光栅的具体方案及技术。     

基于FBG传感器阵列反演结构振动位移的监测方法

针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线重构算法和获得的应变数据重构结构各点的动态位移,然后运用卡尔曼滤波算法将曲线重构算法导出的位移数据与同位置处的单点加速度数据相融合,获得更为准确的位移数据。实验结果表明：该方法可成功重构出监测结构任意时刻的振动形态,悬臂铝板和简支管道的振动位移重构相对均方根误差分别小于5.5%和7%。     

光纤布喇格光栅(FBG)传感器封装技术的研究

光纤布喇格光栅传感器的应变、温度交叉敏感特性是影响实用化的关键因素,封装是解决这一问题的主要手段.该文通过对比保护性封装、增敏性封装和温度补偿(或分离)等3种光纤布喇格光栅传感器封装的形式与各自的优缺点和应用场合,探讨了光纤布喇格光栅传感器的封装要点和需要注意的问题.     

基于FBG的轮轨垂向力监测方法研究

提出基于光纤布喇格光栅(FBG)传感技术监测轮轨垂向力的方法.根据FBG传感特性和轮轨作用力的特点,给出FBG轮轨垂向力监测原理,并设计出可以实现分布式传感监测的监测系统结构.最后通过有限元仿真计算验证提出的轮轨垂向力监测方法的正确性.     

应用FBG应变箍传感器的管道安全监测研究

为了对管道的腐蚀以及泄漏进行长期、实时监测, 研发了一种光纤Bragg光栅(FBG)应变箍传感器,利用研发的传感器测量管道的环向应变,通 过环向应变的测量实现管道腐蚀以及泄漏的监测。为了探讨本文方法的可行性,将研发的FB G应变传感器安装在PVC管道上,进行腐蚀与泄漏的模拟实验,实验结果表明,研发的FBG应 变箍传感器可以测量到管道壁厚变化以及泄漏产生的负压波信号。表明用研发的传感器进行 管道腐蚀以及泄漏的方法是可行的。     

基于光纤光栅传感器的低压台区全景化感知技术

针对低压台区设备种类繁多、通信接口各异,很难有效地接入电力物联网中,导致无法感知低压配电台区的工作状态及运行情况的问题,采用了光纤光栅传感器实现低压台区全景化感知。通过光纤光栅传感器测得的应变值作为观测信号,引入梁状态方程,利用有限元软件实施离散化处理,降低传感器的使用噪声。在低压台区将镜头处于平面内采集周围环境信息,运用载波信号传输的多径效应推导满足压缩感知条件正交频分复用的多径传输信道,根据全景化感知技术将多径信道估计问题合理转换为压缩感知信号重构问题,验证了感知技术的性能。实验结果表明,所提方法在运行时能够节省大量时间,感知效果较好,具有良好的性能、显著的优越性以及实用性。     

光纤光栅传感技术在阵地安全监测中的应用

从部队阵地安全监测的实际需要出发,提出了光纤光栅传感技术在此方面的应用设想.介绍了光纤光栅传感技术的基本原理和众多优点,比较了主流解调技术的优缺点并确定选用F-P解调方法;以S3C2410A微处理器为控制和处理核心,设计了解调系统总体方案和各组成模块;针对监测任务点多量大的特点,采用多路复用和循环扫描的方式实现大范围多...     

基于DSP光纤光栅温度在线监测系统设计

介绍了一种基于DSP光纤光栅的温度在线监测系统,在分析光纤光栅温度传感原理的基础上,论述了提高该系统波长测量精度的技术要点,并给出了系统硬件和软件的设计方法。该系统解决了光纤光栅波长解调的关键技术问题,实现了对电力设备各方位温度变化的实时在线监测。系统监测范围广、精度高、运行稳定可靠,可实现远程集中的自动化管理,通过实际运行结果,证明该系统具有良好的应用前景。     

基于光纤传感技术的海洋立管形态重构研究

海洋立管是海洋工程中的重要结构,为了确保立管的正常工作,本文提出了利用弱光纤布拉格光栅传感光缆完成立管形态重构的方法,并利用有限元仿真实验进行了验证。首先将传感光缆按照背负式管道的形式沿立管轴向安装,基于Frenet-Serret框架设计了立管的形态重构算法;然后构建了立管监测有限元模型,求解并提取了多种变形情况下传感光缆内部应变数据,结合算法完成了立管的三维形状重建;最后对形态重构误差进行了分析和计算。结果表明,设计的立管形态重构方法的尾端误差控制在1.7%以内。该方法的立管形态重建效果较好,监测形式简单,具有一定工程应用价值。     

飞秒写光纤光栅激光器有源高温传感技术

针对光纤光栅型光纤激光器有源温度传感技术只能进行较低温度以及较小范围温度测量的问题,提出一种飞秒写光纤光栅型光纤激光器高温传感测量系统.将飞秒写光纤光栅嵌入到光纤环形腔结构中,同时作为温度敏感元件和激光波长反馈器件,设计搭建了飞秒写光纤光栅型激光器光路.此光路系统输出光信号带宽为3.45 GHz峰值强度为31.94 d...     

FBG形状传感器应变传递与传感性能研究

为提高光纤布拉格光栅(FBG)形状传感器的形状重建精度,减小光栅点的重建位置误差,设计了一种FBG传感元件结构。通过建立传感元件应变传递力学模型,推导出平均应变传递率表达式,并结合传感元件有限元仿真模型,分析了相关结构参数对传感元件应变传递率的影响,将有限元仿真与理论计算结果进行对比,验证了理论模型的有效性。进而分析了应变传递率对传感系统形状重建精度的影响,得出当光栅点应变传递率保持在90%以上时,光栅点的重建位置误差将保持在0.08mm内。该研究表明,通过合理控制影响参数,可有效提高传感元件应变传递效率,减小传感系统形状重建位置误差,从而提高光纤形状传感器的形状重建定位精度。     

FBG传感技术在工程结构监测中的应用研究

简要介绍了FBG传感器的工作原理,对FBG传感器在桥梁、铁路及隧道等工程结构监测中的应用做了重点阐述,同时对FBG传感器的应用前景及限制其应用的主要障碍进行了分析,并针对应用中存在的问题提出了新的具体研究方向。     

仿生柔性触角形状感知光纤传感方法研究

为解决智能机器人仿生柔性触角形状感知问题,研究柔性光纤传感方法。建立光纤触觉传感器三维模型,推导出柔性触角探测物体形状的曲率计算公式,建立柔性触角形状传感系统,实验研究光纤布拉格光栅作为传感元件的可行性,分析柔性仿生触角标定误差,得到仿生柔性触角弯曲导致光纤光栅中心波长漂移量与形状曲率的关系,拟合曲线与实际曲线之间的参数偏差小,验证了仿生柔性触角形状光纤传感技术可行性。研究结果表明,光纤传感方法可实现仿生柔性触角形状感知,在智能机器人领域具有应用前景。     

光纤光栅传感网络对桥桩结构的健康检测

基于对实验桥墩应变点分布的有限元法分析,设计了相适应的光纤Bragg光栅(FBG)传感网络。传感网络根据土层结构分10层布置,每层包括8个FBG应变传感器和1个温度补偿器。对桥墩进行自平衡静载荷实验,分12次完成,每次加载2350kN并持续2h,FBG传感网络实时监测不同载荷下桥墩桩结构的应变分布。监测结果表明:与传统的载荷-位移(Q-S)曲线方法相比,FBG传感网络在桥墩承载实验中能全程反映整体桩结构的变化,实现对桥梁的健康安全检测。