基于再生光纤光栅的高温传感器工程化封装技术

针对再生光纤光栅在高温场中机械强度降低,不耐烧蚀等实际问题,开展了再生光纤光栅(RFBG)高温传感器的工程化封装技术研究,提出了一种应用刚玉管的双层管式无应力耐高温工程化封装结构,该结构可通过调整固定法兰机械尺寸实现对高温热电偶传感器的兼容替换。通过850℃高温退火得到了再生光纤光栅高温传感器,并对其进行标定。结果表明：使用该结构封装的光纤光栅,经高温退火后,光纤光栅保护良好,产生再生现象,得到的再生光纤光栅高温传感器升温过程的灵敏度为0.015 0 nm·℃^-1,降温过程的灵敏度为0.014 8 nm·℃^-1。     

光学调谐技术在光纤光栅传感器中的应用

光纤光栅传感器是最近十年发展起来的一种新型光纤传感器,可用于应变（力）、温度、压力、液位的测量,与传统光纤传感器相比有许多优点。光纤光栅传感器的核心技术是光学调谐技术。目前,国外常用的调谐方法有:参考光纤光栅反射波长调谐匹配法、法布里-百洛透射波长调谐匹配法、激光源波长调谐匹配法、傅立叶变换先纤光谱仪法、马赫-曾德干涉仪信号读出法。本文对光纤光栅传感器的原理和应用等做了简述,并着重对各种先学调谐方法作了详细综述。     

光纤光栅温度监测系统及其在电力系统中的应用

比较电力系统中现行几种温度监测方案的优劣性,概述光纤光栅传感器的温度传感原理,并提出一个基于光纤光栅传感器的电力开关柜温度监测系统解决方案.     

光纤光栅传感器在工程结构监测中的探究

新兴的布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术目前在国内越来越引起工程技术人员的关注,特别在土木工程领域。而在飞行器结构中的应用报道仍然很少,国内飞行器结构的健康监测仍然采用传统的电测法。电测法容易受到飞行器结构在运行中的电磁干扰而影响其精度,并且在小应变下存在零漂现象。新型的FBG传感技术具有抗电磁干扰和无零漂现象,正好可以克服电测法的以上缺陷。本研究为了使FBG传感技术能满足飞行器结构健康监测的需求,采用实验与实践相结合的方法,结果表明FBG应变传感器不仅在等强度悬臂梁应变监测试验中还是在实际机翼静态加载应变监测中都能准确地反映出监测点处的应变变化情况,并且克服了电测法在结构小应变下存在的零漂现象。     

基于OTDR的分布式光纤微弯传感系统设计

针对面向工程应用的实验需要,开发了分布式光纤微弯传感实验系统。阐述了实验系统的总体结构设计方案,以及光纤微弯传感器的基本原理和关键技术,搭建了混凝土路面塌陷监测、崩塌滑坡岩土灾害监测2个工程应用项目。系统可实现基于光时域反射仪(OTDR)的光纤微弯传感器衰减检测和分布检测,能监测模拟混凝土路面和模拟岩土山坡在压力下的空洞塌陷和滑坡现象。该系统可作为岩土结构体监测研究和教学实验的实验平台。     

新型变电站火灾监测技术之探讨

对具有强电磁干扰的变电站的火灾隐患进行预防和监测,多年来人们一直在探讨,如单独利用传统的电子传感器或采用新型的光纤光栅温度传感系统来实施远程监控,但由于传输导线的绝缘性能不稳定、光纤光栅传感器的成本较高、施工工艺复杂,故不能在电力火灾的监控中广泛采用.通过对烟雾火灾报警与光纤光栅测温相结合的探讨,不仅能对变电站的关键热点实施实时监测,而且还能对电力系统进行宏观监控以预防电力火灾.     

光纤布拉格光栅超大容量传感网络分析仪

根据大型复杂结构的监测需求,研究了超大容量光纤布拉格光栅传感网络的传感器查询与波长解调原理,基于虚拟仪器技术设计了光纤光栅传感网络系统。虚拟仪器软件实现了信号分析与处理、网络通信、数据存储等功能。经实验验证,该分析仪单台仪器的测量点数达到1 000点以上,应变量程±800×10-6,温度量程±100℃。     

分布式光纤光栅传感的研究与发展

分布式传感是光纤光栅传感技术得以推广的优点之一,它利用光纤布拉格光栅中心反射波长值的不同来识别网络中各点的变化状况,不仅实现了大范围测量场内分布信息的提取,还解决了目前测量领域的许多难题。简单介绍了布式光纤光栅传感的分类及其解调技术和复用技术,深入研究了分布式光纤光栅传感系统中传感器的布置方式和故障定位方法,并介绍了分布式光纤光栅传感的应用和发展现状。     

基于GSM和光纤光栅传感器的危险环境状态远程监测技术研究

针对危险环境状态监测的特殊性问题,提出利用光纤光栅传感器对环境温度进行实时检测,利用光纤F-P滤波器完成光纤光栅反射波信号解调,利用单片机控制GSM模块实现温度数据的远程无线传输。利用VB开发了上位机图形界面,实现了实时在线监测温度、构建数据档案、智能分析处理等功能。实验证明,系统可以对环境温度进行及时预警进而在一定程度上避免危险发生。     

光纤光栅位移传感实验装置的设计与实现

针对传统的强度型光纤位移传感器安装复杂、漂移大等问题,采用光纤光栅新型位移传感器,设计并实现了一种波长编码、自校准和不受光强影响的新型光纤光栅位移传感实验装置。该实验装置简化了传统强度编码光纤传感器的安装过程,具有抗环境振动和温度补偿功能,对快速掌握新型光纤光栅位移传感原理和使用方法,提高光纤传感实用技能具有实际的意义。     

两种双强度悬臂梁压力温度双参量光纤传感结构分析

光纤布拉格光栅(FBG)传感器通常采用普通悬臂梁进行增敏传感,存在温度交叉敏感问题。针对等厚等腰双三角形悬臂梁结构和双厚度等腰三角形悬臂梁结构构成的两种双参量测量设计,采用Ansys和Matlab进行分析,发现等厚等腰双三角形悬臂梁结构在压力影响下不能在其表面产生双强度阶跃应变;双厚度等腰三角形悬臂梁结构在压力作用下其结构表面能产生双强度阶跃应变,温度对结构产生单强度应变影响。根据该特性,建立了解调模型,验证了双厚度等腰三角形悬臂梁结构传感器压力温度双参量检测的可行性。     

基于啁啾光纤光栅的光栅内传感

本文在以基于光纤布拉格光栅（FBG）的传感器的基础上,介绍了啁啾光纤光栅（CBG）的光学特性、基于啁啾光纤光栅的光栅内传感的概念和在此基础上实现传感的途径。     

基于光纤光栅传感器的复合材料损伤探测研究

利用布拉格光纤光栅传感网络,针对不同损伤面积的凹坑损伤进行了损伤探测。通过对无损试件与有损试件的准静态弯曲试验的对比研究,分析了FBG传感器探测损伤的范围。应用ANSYS有限元软件对其进行数值模拟计算,并将数值模拟的结果与测得的结果相对比,验证了探测结果的有效性。研究结果为应用光纤光栅传感器对复合材料构件进行渐变式凹坑损伤探测时的传感器优化布置研究提供了实验基础。     

基于参考光栅的光纤光栅应变测量温度补偿

光纤光栅传感器能够进行温度、应变或其他诸多参量的测量,已经在一些大型建筑结构中广泛应用。实际测量时,温度和应变是同时存在的,无法分辨出应变和温度各自引起的波长变化,必须采取措施进行补偿或区分。设计了一种光纤光栅应变测量系统的温度补偿方案,该方案使用一个与测量光栅的温度特性相同的光纤光栅作为参考光栅,参考光栅只感受温度的变化,不受应变的影响。实验结果表明,补偿后基本消除由于温度变化引起的测量误差,测量结果的线性拟合度达0.998。     

光纤光栅传感实验装置设计与实现

光纤光栅是理想的应力和温度传感元件。结合实验室器件,设计了一个利用光纤光栅监测应力以及温度的实验系统。通过实验验证了光纤光栅的基本特性,实现了应力及温度的监测。通过自行搭建的实验平台进行了实验分析,实验结果和理论分析吻合。     

光纤传感技术在水利安全监测中的应用

对布拉格光纤光栅(FBG)和基于光散射的分布式光纤测温技术原理进行阐述。经比较,基于拉曼散射的分布式测温系统性能良好,更易实现。同时探讨了光纤传感与计算机技术融合的智能光纤监测系统在大坝水利安全监测中的应用。     

光纤光栅传感器锁定放大电路的设计

针对光纤光栅传感器反射光信号微弱的特点,采用锁定放大器作为检测放大电路.设计了锁定放大器的硬件电路,通过PROTUS软件仿真,得到了各部分电路的仿真波形图.结果表明,设计的电路作为光纤光栅传感器的检测电路可提高系统的信噪比.     

基于BP网络的光纤光栅传感器对温度和应变的同时测量

外界温度与光纤应变都会导致光纤光栅的中心波长发生偏移,由此引起光纤光栅传感器在测量时的温度与应变交又敏感问题。运用人工神经网络理论,建立光纤光栅测量系统的BP神经网络模型,对网络进行训练并评估,结果表明训练后的网络很好实现温度与应变的同时测量。     

基于FBG传感技术的混凝土早期性能监测技术的比较研究

混凝土早期变形是影响混凝土结构耐久性的主要原因之一.因此,监测混凝土硬化早期的收缩应变对保证混凝土结构的耐久性有重要意义.本文运用埋设型光栅布拉格光纤(FBG)应变传感器监测混凝土的早期变形性能.由于FBG应变传感器同时感应温度和变形,需要进行温度补偿,分别采用精度高但价格贵的FBG温度计和精度一般但价格较低的热电偶温度计分别进行温度补偿,对混凝土试件硬化早期的水化温度、收缩应变进行了实时监测.结果表明两种不同补偿方法都比较精确地监测了混凝土硬化早期的温度和应变.通过分析得出了两种监测方法的优缺点.     

基于光谱吸收的甲烷气体光纤传感器

甲烷是一种易燃、易爆气体,实时可靠的检测甲烷浓度对煤矿安全生产有着重要的社会意义和经济意义.光纤光栅可以很容易地得到各种各样气体的谱特性,具有低的插入损耗、高的反射率、低成本,且有很高的可靠性等特点.将光纤传感与瓦斯检测结合,具有传统检测无法比拟的优势.在分析甲烷气体光谱吸收的基础上,利用差分吸收技术,根据光纤对甲烷吸收线选择的分析,设计光纤气体传感器.利用光纤传感器的优势,实现了测量瓦斯浓度的在线检测系统,又通过监测网络由软件来实现适时测量瓦斯浓度的要求,具有较高精度和很好的应用前景.