一种基于等强度梁的光纤光栅高频振动传感器

以光纤光栅为敏感元件,设计了一种基于钢制等强度悬臂梁结构的高频振动传感器,该传感器由光纤光栅粘贴于等强度悬臂梁的表面而实现.运用材料力学原理对该等强度悬臂梁的共振频率和应变特性进行了推导.采用匹配滤波法解调光信号,并进行了传感探头优化设计,使该传感器实现了温度补偿.在不同环境温度下对任意频率的振动进行了测量实验,结果表明这种振动传感器可以实现高频振动信号的检测,实际上限频率达6 kHz,测量频率误差小于0.5%,能够实现温度补偿,且集成度高,结构轻便,具有广阔的实用前景.     

基于光纤微弯传感器的汽车动态称重系统设计

为解决目前汽车动态称重过程中存在的电磁干扰和精确度低的问题,在分析光纤微弯传感器测量原理的基础上,提出了一种基于光纤微弯传感器的汽车动态称重系统.压力的变化引起传感光纤发生弯曲变形,产生输出损耗,通过测量输出光强的变化实现汽车重量的动态称量;设计相应的光电转换和采样放大电路,并采用小波变换对采样信号进行去噪处理.对光纤传感系统的静态响应特性进行验证表明:在0～3 000 kg的范围内光纤传感系统具有良好的线性响应特性,灵敏度为3.8 mV/kg;动态响应实验表明:当汽车通过速度小于15 km/h时,光纤微弯动态称重系统的测量误差小于5.4%,能够满足动态称重的需要.     

具有温度补偿的膜片型光纤光栅温度压力传感器

阐述了具有温度补偿结构的膜片型光纤光栅温度压力传感器。传感器以弹性膜片为感压元件,在压力作用下产生轴向位移来压缩压力敏感光栅以实现压力传感;通过结构温度补偿消除压力敏感光栅的温度漂移,同时串入感温光栅进行实时修正并实现温度测量。对传感器的压力和温度特性进行了测量。试验结果表明:压力灵敏度为528 pm/MPa,温度灵敏度为8 pm/℃。     

光纤技术在篦齿间隙测试中的应用研究

基于反射式强度调制机制,设计了用于测量篦齿密封间隙的光纤位移传感器.通过对静态标定试验数据的分析处理,得到了静态下激光光纤探头的输出值与模拟试验件和探头之间距离的相互对应关系.试验证明,该设计方案可行,测量精度能达到预期目标.     

增敏罐封装光纤光栅水听器的动态特性研究

目前对于增敏罐封装的光纤光栅传感器传感特性的研究主要以静态或准静态分析为主,对于动态特性的分析较少。对采用增敏罐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,对该增敏罐的聚合物材料与金属罐筒壁分别以两种不同方式连接时所获得的传感效果进行了比较,对聚合物与金属罐筒壁采取不粘连方式连接时的探头动态特性进行了仿真分析。分析结果表明,当聚合物与筒壁不粘连时,探头可获得约52.7dB的灵敏度增益,聚合物内部应变较均匀,探头在3 kHz以下可获得起伏不高于±1dB的较平坦的声压灵敏度频响曲线。     

差动式光纤布拉格光栅渗压传感器的研究

为了对土壤中渗透水压力进行精确测量,根据波纹管的压力传感特性,以及等强度悬臂梁与光纤Bragg光栅的应变传感特性,设计了一种差动式光纤布拉格光栅(FBG)渗压传感器。传感器通过土壤渗透水压力推动波纹管轴向应变转化成等强度悬臂梁挠度变化,进而转化成FBG轴向应变。通过测量FBG中心波长的变化获得压力值,利用差动式结构降低了环境温度变化带来的影响。在常温条件下进行标定试验,得出升压过程中传感器的渗压灵敏度约为11.96 pm/k Pa,线性度为1.3%,重复性为2.9%;降压过程中传感器的渗压灵敏度约为10.56 pm/k Pa,线性度为4.6%,重复性为1.9%;环境温度变化对测量结果影响小于1%。试验结果表明,该光纤光栅渗压传感器能够对小量程范围内的渗压进行准确测量,同时可以通过改变波纹管及等强度梁参数将其推广到大量程的测量。     

一种耐高温光纤Bragg光栅温度传感器

分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0～230℃,且具有很高的稳定性,经10次等精度测量,其灵敏度值的波动不超过0.06%。可应用于高温环境下测量温度的变化。     

基于压力式光纤液位传感器的变压器油高度监测系统

针对传统电力变压器绝缘油位测量的局限性,提出一种压力式光纤液位传感器的变压器绝缘油位监测系统.系统采用压力式光纤液位传感器作为绝缘油位的传感器件,该传感器对光源强度变化、光纤传输过程中的光功率损耗具有光强起伏补偿功能;以数字信号处理器TMS320F2812为处理和控制核心,实现对变压器油位的无人实时在线监测.分析了油位...     

一种强度调制型频率编码光纤环传感器阵列

提出一种基于强度调制技术的频率编码光纤环传感器。给出光纤传感阵列结构并阐述了多传感器准频分复用原理,分析了阵列中传感器的反射信号特征,并重点讨论了不同长度光纤环的谐振频率特性。结果表明,通过改变光纤耦合系数及选用合适的光纤环长度,可以提高传感系统的复用能力和分辨能力。系统采用频率跟踪解调技术以提高信噪比和探测灵敏度。此系统可用于准分布应变和温度的测量。     

新型反射式光纤位移传感器的分析与设计

在传统反射式光纤位移传感基础上 ,提出了一种新型的可测量被测物体反射面与反射光纤端面绝对距离的光纤位移传感器的设计方法 ,并对其工作原理及特性进行了详细的分析和讨论。这种新的反射式光纤传感器可为绝对位移测量提供一种新的途径     

基于ADuC812的嵌入式光纤位移传感器

针对反射式强度调制型光纤传感器易受干扰影响和非线性问题,提出了一种嵌入式光纤位移传感器设计。它采用随机/同轴组合型光纤束作为位移敏感单元,采用嵌入式系统ADuC812对信号进行采集、两路信号相除、线性化处理和输出,消除了光源波动等共模干扰的影响,实现了线性化。结果表明:通过引入ADuC812,提高了光纤传感器的测量性能,灵敏度达到6 kV/m,线性度小于±1%,使其能得到更广泛的应用。     

光纤麦克风传感探头的设计研究

提出了一种新型反射式光纤麦克风的理论设计,首次采用了Y形单根多模反射式光纤传感探头结构的形式,并在对光纤传感探头的理论研究基础上建立数学模型,给出了接收光纤接收光强的计算公式以及光强调制的理论曲线.另外,从理论和实验两个方面设计了实验型光纤麦克风并给出系统设计的整体结构框图.     

光纤真空压力传感器的实验研究

基于反射式光纤位移传感器原理,利用真空膜盒,设计了一种光纤真空压力传感系统,该系统具有体积小、结构简单、全光纤传输,易于实现远程测量及使用方便等特点。实验结果表明:在103～105Pa的压力测量范围内,实验测量系统的绝对误差为±0.6×103Pa。     

Multi-wavelength optical fiber liquid refractometry based on intensity modulation

A novel approach of development of fiber optic sensor for measurement of refractive index of liquids is presented. This sensor uses two fibers, mirror as reflector and liquid as medium. The light is carried by the illuminating fiber up to modulation zone where the properties of incident light is modulated by modulator. The modulated light is carried by receiving fiber to the detector. The measurement principle is based on reflective intensity modulation. A novel sensing probe is designed with outer ring of fibers acting as illuminating fibers and center fiber acting as read fiber. Using this probe, effect of wavelength on refractive index is studied.     

一种新型的光纤垂直位移传感器研究

设计了一种由GRIN透镜和菱形光闸反射体构成的光强度调制的垂直位移光纤传感器。对系统的输出光强与垂直位移之间的耦合关系进行了分析,给出了理论计算以及仿真,结果表明:两者之间存在着良好的线性区间,系统的量程和灵敏度直接与菱形光闸反射体结构大小有关。整个系统具有结构简单、动态范围宽、灵敏度可调、抗电磁干扰等特点。     

光纤麦克风的理论和实验研究

一种新型的反射式光纤麦克风,它利用反射式光纤传感探头实现声音对光的外调制.本文从理论和实验两方面研究了反射式光纤麦克风的可行性,并对研制的光纤麦克风系统进行了测试.利用成像原理得出了反射式光纤麦克风的光强度调制函数,根据薄膜振动理论得到了弹性膜片的固有频率和基频,Y型光纤耦合器的使用大大简化了传感器探头的结构.通过实验实现了光纤麦克风系统的预期功能.     

磁阻传感器在直线位移传感中的应用

HMC1501是一款专门的线位移/角位移传感芯片,属于磁阻传感器,其典型应用方案是用来测量直线位移.改变传感结构,可以将直线位移转化为角位移来测量,理论分析和实验证明,相对于典型方案,将直线位移转化为角位移后进行测量,不仅测量精度高,而且测量范围广,也节省了成本.     

基于光斑场检测的亚微米级光纤微弯曲传感器

本文介绍一种基于光斑场检测的光纤传感技术,通过光斑场的强度内积计算来表征被测位移。     

Design considerations for plasmonic-excitation based optical detection of liquid and gas media in infrared

Surface plasmon resonance (SPR) sensor schemes based on silicon (Si) and chalcogenide glass are evaluated and compared for chemical as well as gas detection in a wide range of infrared (IR) wavelengths. The plasmonic characteristics in IR are critically dependent on the dispersive behavior of the coupling substrate material. The performance of sensor has been evaluated in terms of its intrinsic sensitivity (IS) that includes the FWHM and angular shift of SPR curve for a given change in refractive index of sensing medium. Both these materials are potential candidates for opening up new routes for detection in near- and mid-IR due to their strong dispersion capabilities as compared to normal silica-based glass. The IS of chalcogenide glass-based SPR sensor is found to be larger than Si-based one for a broad wavelength range of 700–2500 nm indicating that chalcogenide glass-based probe provides more sensitive as well as accurate sensing procedure than Si-based probe. Further, for both glasses, the single probe can be used for both aqueous as well as gaseous sensing. Furthermore, for both glasses, it is found that the values of IS are much larger for gaseous sensing in comparison to liquid sensing.