光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题分析

解决应变、温度的交叉敏感,实现应变、温度同时测量一直是光纤光栅传感器研究的关键问题,文章从其产生机理出发,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器。     

预拉伸光纤光栅应变传感器传感性能研究

为了提高光纤光栅测量应变的测量范围与测量精度,该文对基片式光纤光栅传感器应变传递理论及其有限元分析应力分布进行了阐述,并对光纤光栅应变传感器的制作工艺进行了探索。封装工艺与普通基片式光纤光栅传感器的不同是在制作时加载确定的预紧力,用等强度梁对预应力基片式光纤光栅传感器进行测试并标定,得到传感器灵敏度为0.88pm/με,线性度为0.996,传递效率为74%。并在MTS拉伸试验机上进行预紧力基片式光纤光栅传感器、裸光纤光栅传感器与电阻应变计压缩对比实验研究,实验表明,预拉伸制作工艺提高了光纤光栅测量压缩应变的线性度与测量范围。     

光纤光栅传感器预拉工艺的低温效应

介绍了光纤光栅传感原理,依据传感机理制作了两种结构材料的光纤光栅传感器,对它们进行了试验,将试验后的传感数据进行了拟合分析和比对,并对它们在低温环境下产生的啁啾现象进行了分析,验证了采用预拉工艺对解决啁啾现象的可行性。     

倾斜光纤光栅传感器研究进展

倾斜光纤光栅传感器(TFBG)作为一种较为特殊的光栅传感器受到了广泛的关注,它除了光纤光栅本身具有的优点外,还具有环境折射率敏感度高、可解决温度-应变交叉敏感问题等其他光纤光栅传感器无法比拟的优点。文章首先概述了TFBG的工作原理,随后从倾角、应变、温度及环境折射率测量等方面阐述了当前TFBG主要研究方向以及研究现状,最后给出了TFBG的研究发展趋势。     

光纤光栅高温传感器的研究

提出了一种能够测量高温的光纤布拉格光栅（FBG）传感器结构。利用线膨胀系数和长度均不同的两种金属细杆和光纤布拉格光栅设计而成的传感头，能够将被测温度转化为光栅的应变，解调由应变引起的光栅波长漂移，即可得知待测的温度。目前在实验室实现了500℃的动态范围和1℃的温度分辨率，实验结果与理论分析一致。     

光纤光栅传感器温度与轴向应变灵敏度的研究

文章对Bragg光纤光栅(FBG)与长周期光纤光栅(LPFG)的温度、应变传感灵敏度进行了详细的理论推导和分析，得出了一些重要推论，对光纤光栅在传感器领域中的应用具有一定的引导作用．     

光纤光栅传感器交叉敏感问题的研究

交叉敏感是光纤光栅固有的问题,已成为制约光纤光栅传感器在实用化等方面的关键问题,为此从光纤Bragg光栅应变、温度交叉敏感的物理机制出发,详细介绍了国内外多种关于交叉敏感问题的解决方案和各类方案的工作原理.     

光纤光栅应变传感器在桥梁中的应用

本文概述了光纤光栅在道路和桥梁中的应用前景和ＦＢＧ传感器的优点。分析了光纤光栅的基本光学性能和ＦＢＧ应变传感器的原理，并探讨了其制作上的技术问题。     

基于多次曝光法啁啾光纤光栅的研究

使用多次曝光制作啁啾布拉格光纤光栅的方法,通过此种方法,目前已研制出啁啾光纤光栅的时延量大于2600ps,时延纹波小于30ps,光纤光栅反射谱的平坦度小于0.25dB,制成的FBG很适合远距离光通信系统.     

简支梁结构的光纤光栅振动传感器

提出了一种新型的基于简支梁结构的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器,将FBG斜向粘贴在矩形简支梁侧面上,在梁中间设置重物来传感竖直方向的振动信号.实验中使用偏心轮作为振动源,并在梁上粘贴电阻应变片进行对比实验.使用光电探测器(PD)和示波器同时检测传感器受竖直方向振动信号作用时FBG的反射光功率与电阻应变片的响应信号....     

光纤光栅毛细钢管封装工艺及其传感特性研究

提出了一种光纤光栅 (FBG)的毛细钢管封装工艺 ,并通过材料试验和水浴法试验对其应变与温度传感特性进行了研究。与裸光纤光栅的测试结果比较表明 ,毛细钢管封装工艺基本不改变光纤光栅的应变传感特性 ,但是温度灵敏度系数提高了约 2 5倍。经过该工艺封装的光纤光栅可以探测识别 1με与 0 .0 5℃的应变与温度变化。     

光纤光栅传感器的应力补偿及温度增敏封装

针对光纤光栅（FBG）温度传感器的交叉敏感问题,提出了一种FBG温度传感器的Al盒封装工艺,并对其温度和应力特性进行了理论分析和实验研究。研究表明,该封装有效地减小了FBG的应变灵敏性,并将温度灵敏度提高到裸FBG的1．8倍。     

FBG应变传感器温度交叉敏感补偿技术研究

光纤光栅传感器目前在工业上对高温压力管道表面的应变监控有着广泛的应用。但由于存在应变和温度的交叉影响,使传感器的测量精确度受到了一定的限制,不能满足工业实际需要。通过分析FBG应变传感器的基本工作原理,针对FBG的应变、温度交叉敏感问题,提出并采用了二元回归分析算法来实现FBG应变传感器的温度补偿模型。由计算机程序运行结果和实验结果表明,利用二元回归分析法对FBG应变传感器进行数据融合处理后,温度灵敏系数由2.74×10-2/℃降低为9.16×10-5/℃,温度的交叉敏感性得到明显改善,可满足高温压力管道应变测量的实际测量要求。     

FBG 相似材料传感器埋入模型内部实验研究

针对模型实验内部关键点的应变测量,设计并制作了光栅-相似材料传感器,与传统的应变砖法中,将光栅粘贴在立方体试件表面相比,该文将光栅埋入相似材料立方体试件内部,以消除边界效应的影响。通过对比实验,研究去涂覆层光栅在相似材料中的布设工艺,为验证所设计传感器应用于模型实验内部应变测量的可靠性,基于圣维南定理,将传感器埋入一边长是其3倍大的相似材料试件中心,以此在模拟实验中有围压的条件及消除边界效应的影响,实验结果验证了测量结果的可靠性。     

光纤光栅毛细钢管封装工艺及其传感特性研究

提出了一种光纤光栅的毛细钢管封装工艺,并通过材料力学多功能实验台和恒温箱对其应变与温度传感特性进行了研究。与裸光纤光栅的测试结果比较表明,毛细钢管封装工艺基本不改变光纤光栅的应变传感特性,但是温度灵敏度系数提高了约2.7倍,且线性度、重复性良好,为光纤光栅在温度测量领域的应用提供了一个很好的封装方法。     

用于周界安防的光纤光栅振动传感器的研究

根据光纤布喇格光栅（FBG）耦合理论与单质点弹性绳振动原理研制出了一种FBG振动传感器。通过理论分析与试验验证得到FBG传感器的最佳配重尺寸（4.5mm×20mm）、最佳预拉伸量（0.8～1.2nm）与最佳的封装方式（石英玻璃管封装）,得到传感器最佳的受温度影响最小的灵敏度参数。这种传感器响应速度快,灵敏度高。温度在-10～60℃的范围内,石英封装的FBG传感器灵敏度的误差小于0.1%。可以广泛地应用于军事基地、核场所、机场、仓库、监狱、建筑等场所的安防系统中。     

基于SoC的光纤光栅温度传感器

波长漂移量的精确检测是光纤光栅(FBG)传感器的关键技术.设计了基于芯片系统(SoC)的FBG温度传感器,通过控制激光器工作波长,跟踪锁定FBG反射波长,实现温度传感解调,具有信噪比高、可靠性好、成本低、硬件简单、软件灵活并具有智能化等优点,有良好的应用发展前景.     

等强度梁标定FBG传感器的误差分析与修正

针对应用等强度梁对光纤Bragg光栅(FBG)传感器进行应变标定时封装基片厚度(或封装钢管直径)对标定结果产生的影响,本文根据等强度梁的工作原理对标定过程进行了理论分析,引入应变修正系数对标定结果进行修正,并计算了裸FBG和采用直径1.5 mm钢管封装的FBG应变传感器的应变修正系数.分别应用等强度梁和万能试验机对钢管式封装的FBG应变传感器进行了标定,经修正后的等强度梁标定出的结果与万能试验机的结果完全一致.     

双栅型轮辐式光纤光栅压力传感器

利用光纤光栅（FBG）作为基本传感元件,研制了一种基于轮辐式压力盒装置的FBG压力传感器。将2根不同波长的FBG粘贴在传感器同一轮辐的正反面上,提高了测量精度,减少了波长随温度漂移带来的影响。在0～30kN的范围内,其测量线性度达到99．98％,灵敏度达到13．89N,且响应速度快。     

Rogowski线圈的FBG电流传感器研究

电流是电力设备进行计量、监控和保护的重要参量,对其准确测量是电力系统安全、稳定、可靠和经济运行的保证。研制了一种Rogowski线圈、叠堆压电陶瓷和光纤Bragg光栅组合成的测量大电流的电流传感器。利用Rogowski线圈把高压侧大电流线性地转换为低电压,输出电压加在叠堆压电陶瓷上,由逆压电效应,叠堆压电陶瓷伸缩带动光纤Bragg光栅伸缩,将叠堆压电陶瓷的应变线性转换为光纤Bragg光栅的中心反射波长的移位,增加温补光栅消除环境温度的影响,通过测量光纤Bragg光栅中心反射波长的移位来测量电流的大小。测试结果表明,该电流传感器的灵敏度为0.071 8pm/A,非线性误差为3.47%FS,滞后误差为4.17%FS,重复性误差为4.17%FS。