光纤光栅传感器

摘要： 利用单个光纤光栅(FBG)传感器开展同时测量振动与温度信号的实验,提出基于MATLAB的解耦方法分离振动与温度信号.研究结果表明:单信号测量的条件下,FBG传感器对温度的静态测量误差在±0.4°C以内,对振动主频动态测量的相对误差为0.5%.FBG传感器测量得到振动与温度的复合信号,通过所提解耦方法得到的振动主频相对误差为0.65%,振动幅值相对误差为7.14%,温度信号误差在±3.3°C以内.

摘要： 为了研究采场覆岩变形和采动压力变化的规律,文章以榆神矿区杭来湾煤矿的地质条件为背景,在实验室搭建3000 mm×200 mm×1150 mm物理相似材料模型进行模拟试验,模型中埋设4个光纤光栅传感器,用于实时监测覆岩关键层移动变形和采动支承压力变化的情况。结果表明,光纤光栅传感器位于工作面前方时,其应变曲线与工作面的支承压力有较好的一一对应线性关系;位于工作面后方时,其应变曲线呈波谷状时,而工作面的支承压力呈波峰状,且随着覆岩高度的增大,出现水平错位的现象。结论表明,光纤Bragg光栅传感监测技术在模型试验覆岩关键层内部应变和采动支承压力监测中具有良好的适用性,可为模型试验提供新的监测方法与手段。

摘要： 柔性天线阵面不仅能提高通信系统的性能,而且还能扩充其功能,所以在通信领域的应用越来越广泛。安装在飞艇之上的柔性天线阵面实时监测技术可实现天线关键性能指标的实时补偿,确保天线的高精度目标探测能力。也正因如此,柔性天线阵面的形变监测技术水平高,工程化难度大。目前,制造和服役过程中的不确定性随机因素难以评估,和产品实际运行状态有所差异导致形变监测精度难以保证,这是天线形变监测系统的问题和难点之一。针对柔性天线阵面形变实时监测,通过光纤光栅传感器获取阵面被测点应变值和DIC-3D获取被测点位移值后,使用模糊神经网络构建应变物理量和位移物理量的非线性映射关系,在数据整理分析的基础上,通过试验和仿真的方法,固化神经网络模型。结果表明,所用神经网络能够达到较好的效果。

摘要： 针对旧水泥混凝土路面加铺超薄沥青罩面易产生反射裂缝的问题,设计了一种特定的主被动结合的抗反射裂缝路面结构形式。借助FORTRAN软件编写的DLOUD子程序,在ABAQUS建立的道路模型上模拟车辆动载作用。研究了水泥板底局部注浆、水泥板底脱空和加铺结构层厚度组合参数变化对水泥板接缝处应力强度因子的影响。通过模拟车辆荷载、温度应力以及车辆荷载和温度耦合场3种加载条件进行力学分析,揭示了该结构模式防反射裂缝的理论原因,使用光纤光栅传感器实测接缝处力学响应数据加以验证。研究结果表明:采取板底局部注浆的主动方式,对限制旧水泥路面板的显性位移,减弱板间接缝处的应力集中具有高效率。在车辆荷载和温度耦合场中实测横向水平最大应变相较于板底脱空降低了77.5%。1 cm的碎石应力吸收层与2.5 cm的超薄沥青罩面层组合的被动结构层,有效地阻碍了反射裂缝的扩展与传递。

摘要： 锚杆支护效果决定了巷道支护的质量和效率,现实生产中一直存在锚杆崩断导致支护失效的问题,给煤矿生产带来了安全隐患。目前国内对锚杆监测主要应用锚杆(索)测力计、表贴式传感器,但是测力计无法实现对锚杆杆体服役状态的监测与分析,表贴式传感器虽可以测量杆体受力但其工业应用效果较差。提出一种针对锚杆杆体受力进行监测的矿用光纤光栅锚杆传感器技术,本传感器利用光栅体积小且抗拉的优势,将多个Bragg光栅链式连接并将其埋入锚杆,实现了对杆体受力变化规律的分析及对杆体破裂的预报预警功能。通过工业试验对系统进行测试,在工作面前方200 m的位置安装32组锚杆传感器共160个数据采集点,应用自主研发的32通道解调设备对光栅数据进行采集存储,结合工作面推进速度对数据进行分析验证。结果表明:在工作面回采对锚杆杆体受力的影响范围约为60 m,在60 m以外影响微弱,而进入50 m以后锚杆杆体受力变化显著增加,同时区段平巷两帮部分位置出现变形;处于内帮的锚杆杆体变化要比同一断面上位于外帮的变化更为明显,外帮杆体局部受力变化量约为30 kN,内帮杆体局部受力变化可达150 kN。单个锚杆杆体受力呈现非线性变化状态,锚杆受力变化最大位置随着工作面的推进而产生变化,受力主要集中在锚杆靠近托盘处的位置以及埋入巷帮中较深的部位;锚杆杆体变形受到轴向拉伸和径向剪力的双重作用;从锚杆单日受力分析得出,杆体并非处于一直变形过程中,在完成一次变形后杆体会进入稳定状态直至下一次压力或扰动到来。

摘要： 为研究固体推进剂在湿法缠绕包覆工艺过程中的应变特性,基于光纤光栅传感器,搭建了固体推进剂药柱在连续缠绕包覆中的动态应变测试系统,以实现对压伸成型的改性双基推进剂在湿法缠绕包覆工艺中的动态应变进行测试,分析了不同缠绕层数下的药柱受到的应变情况和固化过程的应变特性及其原因。结果表明,基于光纤光栅传感器的固体推进剂药柱湿法缠绕包覆工艺中动态应变测试技术,能够准确测试出湿法包覆缠绕工艺中固体推进剂所受到应变的变化特性,恒定的缠绕张力和送纱速率作用下,当前缠绕层会对已缠绕层的张力产生一定的放松作用,表现出“放松效应”;固化过程中树脂放热和降温时的收缩是导致药柱表面产生应变的主要因素;在整个工艺中,推进剂药柱表面受到的应变均在其结构最大破坏应变2.5%范围内,能够满足湿法纤维缠绕包覆工艺。基于光纤光栅传感器的固体推进剂药柱湿法缠绕包覆工艺中动态应变测试技术,可为推进剂药柱在湿法纤维缠绕包覆工艺中受到的动态应变特性研究提供有利的技术支撑。

摘要： 光纤光栅解调设备在出厂前,需要经过检测,确保产品合格。各个光纤通道是否正常工作是主要的检测项目。设计一种光纤光栅解调设备生产线自动检测装置以及检测算法能有效提高光纤光栅解调设备光纤通道在出厂过程中的检测效率,降低人工成本,从而提高光纤光栅解调设备工作的有效性和可靠性。本设计属于光学仪器的生产检测领域,该装置包括:仪器摆放工作台、待测光纤光栅解调设备、检测管理主机、承载台、两轴联动定位装置、电动伸缩杆。该装置通过将电动伸缩杆固定在放置有光纤光栅解调设备待检测光纤通道的工作台上,通过两轴联动定位装置和检测算法实现水平和垂直移动,以此来实现光纤光栅解调设备光纤通道的自动检测功能,该装置连接管理主机后,能迅速判断光纤通道物理连接可靠性和采集数据的正确与否。装置设置了多层固定支架,通过多层固定支架对光纤光栅解调设备进行限位,可同时对多个待测光纤光栅解调设备进行检测,并且每层固定支架之间独立,在检测上层固定支架的光纤光栅解调仪时,可以拆除下层已经检测过的光纤光栅解调仪,如此实现循环,同时提高了检测效率和检测精度。同时,装置采用光栅尺来辅助定位,有效提高定位精度。随着自动检测装置的功能扩展,能实现批量自动检测的功能,有效降低人工成本,提高待测光纤光栅解调器在生产过程中的检测性能,达到迅速判断可靠性指标正常与否,迅速定位故障通道的目的。

摘要： 分析了光纤光栅温度传感器的测温原理,给出了测量温度的实验系统和实验方法。重点介绍了光纤光栅温度传感器构成的实验系统设计,实验数据表明,设计的光纤光栅温度传感实验系统具有较好的重复性和测量精度,给出的实验装置和实验方法为国内开展光纤传感器的实验提供了理论和实践参考。

摘要： 针对轴向大变形的柔性机械臂姿态检测问题,在传统分段恒定曲率(CPCC)传感检测模型的基础上,提出了基于光纤光栅(FBG)的改进型分段恒定曲率(IPCC)传感检测模型。对CPCC的运动学模型进行了优化,考虑了非线性柔性材料变形而引起的附加变形,定量分析了FBG应变和耦合应变之间的关系。根据实验结果分析表明,应用IPCC传感检测模型检测位姿坐标的最大误差不超过0.75 mm,欧拉角的最大误差小于1%,验证IPCC算法对大变形柔性机械臂空间姿态检测中具有较高的精度,能为实现反馈控制提供可靠的反馈数据。

摘要： 针对目前输电杆塔结构应力-应变监测方法中存在较大测量误差的问题,从提高输电杆塔角钢应变的测量精度出发,基于光纤光栅传感器提出一种考虑传感器在角钢表面安装位置及安装方式的输电杆塔角钢应变精准在线监测方法。首先,对输电杆塔角钢表面不同位置的应变分布特性进行有限元仿真分析;其次,根据输电杆塔结构中L角钢的形状特点,设计了一种可拆卸手环式的L型传感器固定夹具,对比分析了传感器不同安装方式对角钢应变测量精度的影响;最后,利用该方法设计了输电杆塔角钢应变在线监测系统。对某220 kV输电线路杆塔薄弱位置角钢进行应变数据实测分析,结果表明:实测数据和有限元仿真数据应变测量误差小于1.5×10^(-5),相对误差小于6.28%。研究结果为输电杆塔结构健康状态精准在线监测提供了参考依据,具有较高的工程实用价值。

摘要： 光纤光栅传感器作为目前一种新型的性能优越的传感器,在结构健康监测等各个领域作用越发突出.在光纤光栅传感器应变传递理论的基础上,采用了一些符合实际的假设,建立了轴向力作用下的预埋式光纤光栅传感器应变传递效率理论,并考虑基体材料和多层结构的影响,推导出含有基体剪切弹性模量多层预埋式铠装传感器长度范围内各点的应变传递率公式和整个长度范围内的平均应变传递率公式.结果显示传递效率随基体弹性模量提高而增大,且当基体弹性模量低于10GPa时,传递效率改变率很大,以及中间层分层对传递效率也产生了一定的影响.

摘要： 本文根据光纤光栅传原理,设计了一种用于量测混凝土内锚固钢筋应力分布的光纤光栅传感器.基于梁端式试件拉拔试验,利用光纤光栅传感器研究了普通混凝钢筋土、锈蚀钢筋混凝土钢筋应力、粘结应力在锚固段内的分布规律.试验结果表明:不管钢筋是否发生锈蚀,光纤光栅传感器能够测得钢筋应力在锚固段内的分布规律,适合对钢筋应力进行长期监测,可用来研究钢筋混凝土的粘结滑移性能.

摘要： 结构健康监测的发展是以先进的传感元件为基础.大量研究表明,光纤光栅传感器有其独特的优点,使其在工程实践中更具有价值.与一般传感器相比,光纤光栅传感器具有抗干扰能力强、灵敏度高、传输损耗小、化学性能稳定、结构简单、重量轻等特点.利用先进的光纤光栅传感技术对轨道健康状态实现精确、实时监测,是确保轨道安全运营、研究轨道结构变化规律、提高管理分析水平的重要技术手段之一,在结构健康监测技术的发展方面具有十分重要的科学意义.本文通过光谱仿真分析了光纤光栅用于温度、应力传感的机理,介绍了基于光纤光栅传感器的监测系统构成和波长位移检测方案,并从沉降监测、应力应变监测、温度监测三方面举例说明光纤光栅传感器在监测方面的实际应用.

摘要： 内嵌预压式大量程光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)智能钢绞线解决了光纤光栅传感器监测量程不够的难题.为了保证光纤光栅智能钢绞线的应力应变测量精度,通过理论分析和静载试验标定了智能钢绞线FBG传感器的主要传感性能指标,并对传感器理论和试验应变灵敏度的误差进行了分析,试验应变灵敏度Kε不小于1.17pm/με,线性度≤1％、重复性误差≤2.5％,FBG传感器的传感性能满足工程要求.同时,结合湖南衡阳市东洲湘江大桥项目,对其智能拉索进行标定及现场数据实测.结果表明,拉索服役期索力范围内,斜拉索的索力与其内嵌的预压式FBG传感器的波长呈现稳定的线性关系,监测稳定可靠,适用于长期监控斜拉索受力状态.

摘要： 对开凹槽粘贴式光纤光栅传感器的应变规律进行研究,并以光纤光栅测力锚杆为例,分析光纤光栅传感器封装在锚杆基体凹槽内的应变传递规律,利用有限元软件对传递规律进行验证.

摘要： 如何直接准确地测量钢筋混凝土结构现存应力是工程界亟待解决的难题.本论文基于应力释放法的基本原理,通过两根轴心受压梁现存应力试验,研究了环芯槽法的应力释放深度、芯样混凝土弹性模量以及对比了不同的传感器.根据试验结果,该方法能有效、精准的测量结构现存应力,且光纤光栅传感器的测量过程更稳定、精度更高.

摘要： 为研究光纤光栅(FBG)传感器在工程中的实际监测效果,对某在建综合办公楼布置光纤光栅监测其施工期间的应力-应变情况,重点分析施某榀框架梁、柱的钢筋应力值和混凝土的应变,对比PKPM建模值与实测值,探究按照使用阶段荷载设计的结构对施工阶段的适应性和安全度.结果表明:框架梁柱的监测数据都小于对应构件的PKPM计算值,说明结构在施工阶段是安全可靠的,而且采用光纤光栅传感器对建筑结构进行安全监测具有较好的可信度.

摘要： 本文将对泄漏电缆通信与智能监控预警系统及光纤光栅传感器等新型监测技术在电力电缆隧隧道中的安全运行中的应用作研讨,并重点对其构建方案与应用特征作分析说明.

摘要： 在电力设备检测中经常需要测量电力设备的振动和位移.光纤光栅传感器是一种常用的性能优良的振动传感器.它是通过反射中心波长的变化反映外界物理量的变化来实现传感的.由于其拥有不易受环境影响,抗电磁干扰,无源等优良特性,使其在电力工业的应用有着显著的优势.首先本文将简介研究背景以及光纤传感器发展现状.然后将介绍光纤振动传感器的基本原理,并对一些基本光纤光栅振动传感器特点进行并分析.最后以检测架空输电线的振动为例,介绍利用光纤振动传感器进行在线监测的系统构成和基本方法.

摘要： 介绍了光纤光栅传感系统及测量原理,比较了光纤光栅测量的优势特点.实现了以PowerPC为硬件,并搭载Linux系统的多通道光纤光栅解调仪,该解调仪不仅具有32个测量通道,且支持扫描频率1～100Hz可调,同时解调仪具有彩色显示屏,方便现地进行波形显示与数据查看.

摘要： 本发明提供一种包括光纤的传感器，所述光纤包括布拉格光栅和纵向应变诱导(LSI)夹套，其用于根据横向负载(即压力或力)诱导纵向应变到光纤中。随着LSI夹套诱导应变到光纤中，光纤光栅变形，从而改变从光栅反射的光的特性。反射光的特性的变化可使用合适的光学仪器测量。可使用基于LSI夹套的传感器测量/感应的额外物理特性包括湿度含量/存在、化学品含量/存在和温度。横向负载感应传感器可包括横向负载应用结构，其在横向负载下压缩LSI夹套，从而引起夹套可控制地拉长且因此诱导纵向应变到光纤中。化学品和湿度LSI夹套可包括在出现化学品或湿度的情况下膨胀的材料。

摘要： 本发明公开了一种传感器结构，套管（10），具有轴向延伸的内孔腔；光纤光栅（80），位于所述套管（10）内；和移动支座（20），位于所述套管内，其具有在外力作用下沿着套管（10）的轴向移动的行程范围；其中，所述光栅光纤（80）的一端固定在所述套管（10）的第一端，同时所述光栅光纤（80）的另一端与所述移动支座（20）连接在一起；以及其中，所述光栅光纤（80）在承受所述移动支座（20）相对于所述套筒（10）的第一端的拉伸作用力时，生成相应的信号。另外，本发明还涉及一种光栅光纤位移传感器，包括根据前述的传感器结构；和光纤解调仪。附加地，还包括处理器单元和显示单元。

摘要： 本发明涉及边坡滑移监测领域，公开了一种光纤光栅式传感器和光纤光栅式传感系统，该光纤光栅式传感器包括壳体(1)、第一光纤(11)、第二光纤(12)和设置在所述壳体(1)中的多个连接杆(2)，所述壳体(1)为长条状以使铰接连接的多个所述连接杆(2)能够在所述壳体(1)中沿同一方向延伸，且所述壳体(1)能够发生形变，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)上均设置有光纤光栅(3)，其中，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)分别设置在所述连接杆(2)的相对两侧，以使当所述连接杆(2)之间发生相对旋转时一者被拉伸而另一者被压缩。本申请提供的传感器具有较高的灵敏度，且能避免环境温度对测量结果的干扰。

摘要： 本发明提供了一种光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器，属于传感技术领域。光纤光栅风向传感器包括壳体、转动设置在壳体上的转轴、风向标、第一磁体，以及至少三个风向检测装置；转轴的底部穿过壳体的顶板延伸至壳体内；各个风向检测装置分别包括一端与壳体内壁固定连接的第一悬臂梁、设置在第一悬臂梁自由端上的第二磁体，以及贴设于第一悬臂梁上的第一光纤光栅，第二磁体与第一磁体磁力相斥。光纤光栅风速风向传感器包括所述的光纤光栅风向传感器，以及设置在所述壳体上的风速检测装置。本发明提供的光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器，抗外界干扰能力强，可应用于各种需要测风向的情况。

摘要： 本发明提供一种包括光纤的传感器，所述光纤包括布拉格光栅和纵向应变诱导(LSI)夹套，其用于根据横向负载(即压力或力)诱导纵向应变到光纤中。随着LSI夹套诱导应变到光纤中，光纤光栅变形，从而改变从光栅反射的光的特性。反射光的特性的变化可使用合适的光学仪器测量。可使用基于LSI夹套的传感器测量/感应的额外物理特性包括湿度含量/存在、化学品含量/存在和温度。横向负载感应传感器可包括横向负载应用结构，其在横向负载下压缩LSI夹套，从而引起夹套可控制地拉长且因此诱导纵向应变到光纤中。化学品和湿度LSI夹套可包括在出现化学品或湿度的情况下膨胀的材料。

摘要： 本发明公开了一种传感器结构，套管（10），具有轴向延伸的内孔腔；光纤光栅（80），位于所述套管（10）内；和移动支座（20），位于所述套管内，其具有在外力作用下沿着套管（10）的轴向移动的行程范围；其中，所述光栅光纤（80）的一端固定在所述套管（10）的第一端，同时所述光栅光纤（80）的另一端与所述移动支座（20）连接在一起；以及其中，所述光栅光纤（80）在承受所述移动支座（20）相对于所述套筒（10）的第一端的拉伸作用力时，生成相应的信号。另外，本发明还涉及一种光栅光纤位移传感器，包括根据前述的传感器结构；和光纤解调仪。附加地，还包括处理器单元和显示单元。

摘要： 本发明提供一种光纤光栅式传感器和光纤光栅式传感系统，包括壳体、第一光纤以及第二光纤，壳体内设置有若干个铰接的连接杆，所述第一光纤和第二光纤分别设置在连接杆的相对两侧，第一光纤和第二光纤上均设置有光纤光栅，相邻的所述连接杆之间设置有安装片，第一固定桩和第二固定桩后端部连接有当连接杆之间发生相对旋转时，可驱动第一固定桩和第二固定桩向远离旋转中心点的方向轴向滑动的滑动机构，所述滑动机构的另一侧固定连接有驱动滑动机构在所述空腔内滑动的连杆传动机构。本发明通过滑动机构和连杆传动机构之间的配合，可以避免其它连接杆上的光纤光栅发生形变，利用解调仪就能够准确判断出边坡发生滑移的具体高度位置且效率高。

摘要： 本实用新型提供了一种光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器，属于传感技术领域。光纤光栅风向传感器包括壳体、转动设置在壳体上的转轴、风向标、第一磁体，以及至少三个风向检测装置；转轴的底部穿过壳体的顶板延伸至壳体内；各个风向检测装置分别包括第一悬臂梁、第二磁体，以及贴设于第一悬臂梁上的第一光纤光栅，第一悬臂梁的长度方向与转轴的轴向平行，第二磁体设置在第一悬臂梁的自由端上并与第一磁体磁力相吸。本实用新型还提供了一种光纤光栅风速风向传感器。本实用新型提供的光纤光栅风向传感器及光纤光栅风速风向传感器，抗外界干扰能力强，可应用于各种需要测风向的情况。

摘要： 本实用新型公开了传感器结构和包括所述传感器结构的光栅光纤位移传感器，一种传感器结构，包括套筒（10），具有轴向延伸的内孔腔；光纤光栅（80），位于所述套筒（10）内；和移动支座（20），位于所述套筒内，其具有在外力作用下沿着套筒（10）的轴向移动的行程范围；其中，所述光栅光纤（80）的一端固定在所述套筒（10）的第一端，同时所述光栅光纤（80）的另一端与所述移动支座（20）连接在一起；以及其中，所述光栅光纤（80）在承受所述移动支座（20）相对于所述套筒（10）的第一端的拉伸作用力时，生成相应的信号。另外，本实用新型还涉及一种光栅光纤位移传感器，包括根据前述的传感器结构；和光纤解调仪。附加地，还包括处理器单元和显示单元。

摘要： 一种光纤光栅测温装置，属于光纤传感技术领域，尤其是用于高压电力系统监测温度的光纤光栅传感器及具有该传感器的测温装置。它包括光纤光栅传感器，其中，一光耦合器或光环形器，其第一分路端口通过光纤与宽带光源连接；第二分路端口通过光纤连接标准光纤光栅；标准光纤光栅与一1×n的光开关的公共端连接，该光开关的分路端口接通各个测量通道，每个测量通道设置一传感器组，光耦合器或光环形器的第三分路端口通过光纤与解调器相连；该解调器的输出端与信号处理单元连接；该信号处理单元具有与负责控制、采集、显示和储存的专用计算机单元连接的输出端。