兩電流產生的電磁力使等腰三角形懸臂梁變形,從而導致安裝在懸臂梁兩邊的光纖布拉格光柵的布拉格波長漂移。通過檢測兩個布拉格光柵的波長漂移差,得到被測電流。雙光纖布拉格光柵通過補償溫度效應,解決了光纖布拉格光柵傳感器的交叉敏感問題。垂直放置的等腰三角形懸臂梁,確保光纖光柵在傳感過程中不出現啁啾現象,又避免了自身重量和導線重量對測量結果的影響,從而減少了測量誤差。該系統傳感靈敏度為0.097nm/a,與理論值的相對誤差為3.38%,結果表明該傳感器結構是可行的。

載流導線在磁場中產生的電磁力使等腰三角形懸臂梁變形,從而導致安裝在懸臂梁兩邊的光纖布拉格光柵(fbg)的布拉格波長漂移。通過檢測2個fbg的波長漂移差,得到被測磁場的磁感應強度。雙fbg通過補償溫度效應,解決了fbg傳感器的交叉敏感問題。垂直放置的等腰三角形懸臂梁,確保fbg在傳感過程中不出現啁啾現象,又避免了自身重量和導線重量對測量結果的影響,從而減少了測量誤差。該系統傳感靈敏度為1.11nm/t,與理論值的相對誤差為4.31%,結果表明,該傳感器結構是可行的。

依據結構健康監測的基本概念,闡述了光纖光柵的構造和傳感原理,列舉了采用光纖光柵封裝傳感器的三種工藝,介紹光纖光柵傳感網絡系統原理以及光纖光柵傳感器發展歷程和在健康監測中的應用。

文章介紹了光纖布拉格光柵傳感器的原理和發展，列舉分析其目前應用于路橋隧領域的研究及工程實例。文章著重闡述光纖光柵傳感器在結構健康監測中的應用價值，并剖析光纖光柵傳感器在道路應用方面存在的問題。

本文對目前國內外光纖光柵傳感器在橋梁結構健康監測中的應用做了簡要概述。

光纖光柵傳感器具有體積小、質量輕、靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁干擾、傳輸頻帶較寬和容易進行分布式測量等諸多傳統傳感器所不具備的優點,更適用于大型復雜結構的現場的長期健康監測。文章研究了光纖光柵傳感器在大型鋼吊車梁健康監測中的應用狀況,介紹了監測系統的組成,傳感器的構造和布置,并進行了實驗,實驗測試結果和有限元分析結果基本上一致。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

對采用光纖布拉格光柵(fbg)傳感器網絡監測某飛機機翼盒段外加載荷位置信息進行了研究。研究了fbg傳感器網絡中傳感器失效對外加載荷位置識別精度的影響程度;針對傳統fbg傳感器網絡拓撲結構可靠性低的缺點,引入光開關,設計了一種具有更高可靠性的傳感器網絡拓撲結構,并對這兩種網絡結構的可靠性進行了研究。結果表明,新傳感器網絡的可靠性明顯高于傳統傳感器網絡的可靠性。單個傳感器的失效概率不同,兩種傳感器網絡可靠性差別也不同;當單個元器件的失效概率在0.001~0.01之間變動時,若系統允許外加載荷位置識別誤差在5mm內,則新傳感器網絡的失效率降為傳統網絡失效率的50%;若系統允許外加載荷位置識別誤差在10mm內,則新傳感器網絡的失效率至少降低為傳統網絡失效率的12.5%。

提出了一種基于fpga與dsp平臺的光纖布拉格光柵傳感分析儀,將外界參量的變化轉化為光纖布拉格光柵波長的偏移,通過數據采集、過濾雜波、信號波峰檢測、高斯曲線擬合以及加權波長計算等關鍵步驟來實現波長解調技術,進而完成溫度、應變、壓力或位移等對象的在線測量,并且可以實現光纖線路故障分析與定位的功能。實驗結果表明:該系統功耗低、線性度好、波長解調精度與分辨率較高。經過長期測試,系統軟硬件運行穩定可靠。

根據彈性力學和邊界條件,得出了光纖布拉格光柵(fbg)傳感器應變測量值與基體材料實際應變的關系方程。通過裸光柵直埋基體材料界面傳遞的特征系數,可表征和計算fbg檢測應變與測點實際應變的誤差及修正系數。并對固化于cfrp的fbg變傳感特性進行了實驗研究。結果表明:fbgbragg波長對應變表現出很好的線性和重復性。用電阻應變儀對fbg傳感器應變傳感特性進行實驗對比標定,得出了表征fbg性能的應變傳感靈敏系數。fbg傳感器具有優異的應變傳感特性,為先進智能復合材料的研發與應用提供了依據。

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結構健康監測(簡稱shm)是指利用現場的無損傳感技術,通過包括結構響應在內的結構系統特性分析,達到監測結構損傷或退化的目的。傳統傳感器下的健康監測系統普遍存在著穩定性與耐久性差、抗干擾性(包括電磁、噪音、光強)差、布設工藝復雜、成活率低等缺點,也是土木工程界迫切需要解決的難題。本文將光纖光柵傳感器引入健康監測系統的傳感系統,為解決這一難題指明了新的思路,并在實踐中得到有效驗證。

隨著中國地下工程的快速發展,深基坑安全監測及變形預測已成為巖土工程領域的重要課題之一,以太原火車站調蓄池項目為例,為了能夠在基坑施工中進行實時監測預警,及時加強防護,將光纖光柵傳感器用于基坑深層水平位移監測,截取2017年11月份上旬的監測數據,結果表明,該基坑深層水平位移變化值隨著開挖深度的增加而增大,最大值為18.6mm,同時1號測點和3號測點變化值大致相同,而2號測點變化值相對較大.

介紹了光纖布拉格光柵傳感器測溫的基本原理以及一些布拉格光纖的封裝方法,在此基礎之上探討了一種新型的布拉格光纖光柵的封裝方法即用鋼條對布拉格光纖光柵進行封裝,并通過實驗對祼光柵和封裝后光柵的溫度特性進行了研究.實驗采用了恒溫水浴裝置,在25℃至70℃溫度范圍使用了中心波長為1530.5nm的光纖布拉格光柵進行測量.先進行了祼光柵的測量,在光柵封裝之后又進行了測量.實驗結果表明,光纖光柵在封裝之后溫度靈敏度為裸光柵的2.5倍.其線性擬合度達到0.996.

本文通過對光纖結構及原理的了解,解釋了光纖中光波傳播的主要特點。在了解了光纖光柵傳感器構造及工作原理的同時,以鋼板-混凝土結構材料為實驗模型,利用光纖光柵傳感器作為檢測儀器,通過在鋼板-混凝土材料構成的橋面上布置不同數量和種類的fbg,同時認為施加不同載荷,觀察fbg的檢測結果和檢測數據。實驗證明,光纖光柵傳感器對于鋼板-混凝土組成的結構進行的無損檢測,其安全系數和檢測效率較其他無損檢測技術具有明顯的優勢。

光纖光柵傳感器的應用 一、光纖光柵傳感器的優勢 與傳統的傳感器相比,光纖bragg光柵傳感器具有自己獨特的優點: (1)傳感頭結構簡單、體積小、重量輕、外形可變,適合埋入大型結構中, 可測量結構內部的應力、應變及結構損傷等,穩定性、重復性好; (2)與光纖之間存在天然的兼容性,易與光纖連接、低損耗、光譜特性 好、可靠性高; (3)具有非傳導性,對被測介質影響小,又具有抗腐蝕、抗電磁干擾的特 點,適合在惡劣環境中工作; (4)輕巧柔軟,可以在一根光纖中寫入多個光柵,構成傳感陣列,與波分 復用和時分復用系統相結合,實現分布式傳感; (5)測量信息是波長編碼的,所以,光纖光柵傳感器不受光源的光強波 動、光纖連接及耦合損耗、以及光波偏振態的變化等因素的影響,有較強的抗 干擾能力; (6)高靈敏度、高分

光纖光柵傳感器是20世紀90年代光纖傳感器領域最主要的發明,它是一種光纖無源器件,具有可靠性好,測量精密度高,抗電磁干擾強等特點。光纖光柵的發明,在光纖傳感領域引起了革命性的變化,突顯出它在信息領域的重要地位。本文著重介紹了光纖光柵的發展過程、光纖光柵傳感器的原理、以及在傳感方面的現狀和運用,并分析光纖光柵傳感器在實際工程應用中的一些瓶頸之處,且提出了相關的看法。

光纖光柵傳感器是20世紀90年代光纖傳感器領域最主要的發明,它是一種光纖無源器件,具有可靠性好,測量精密度高,抗電磁干擾強等特點。光纖光柵的發明,在光纖傳感領域引起了革命性的變化,突顯出它在信息領域的重要地位。本文著重介紹了光纖光柵的發展過程、光纖光柵傳感器的原理、以及在傳感方面的現狀和運用,并分析光纖光柵傳感器在實際工程應用中的一些瓶頸之處,且提出了相關的看法。

提出了基于可調激光器和聲光脈沖調制的光纖布拉格光柵(fbg)傳感系統,同時利用摻鉺光纖放大器(edfa)和拉曼放大相結合的放大方案大幅度提高了光纖布拉格光柵傳感系統的傳輸距離,達到了300km的超長距離傳感。該系統通過前端的edfa和末端的拉曼泵浦光源來補償光纖布拉格光柵反射的光功率。系統在低于275km長度時獲得了大于15db的優良信噪比;在300km處獲得了4db的信噪比,以及明顯的反射信號。系統在100,200,250,300km處的靜態應變實驗中,線性度均達到了0.999以上。系統可望在鐵道、輸油(氣)管道、海岸線等的超長距離遙測中得到廣泛應用。

采用與土木工程施工特點相適應的操作工藝與保護方法,將自行研制的光纖布拉格光柵(fbg)應變傳感器與溫度傳感器埋入一幢5層鋼筋混凝土結構的大樓中,用以監測該建筑在施工過程中梁、柱的應變與溫度變化.研究結果表明,埋入的fbg傳感器可以方便地監測施工過程中混凝土結構內部溫度與應變的變化,為混凝土結構的健康監測提供依據;自行研制的fbg傳感器傳感性能良好,成活率高,壽命長,為基于fbg傳感器長期的混凝土結構健康監測奠定了基礎.

為了實現光纖布拉格光柵(fbg)加速度信號的準確測量,提出了一種新穎的雙懸梁fbg加速度傳感器。設計了傳感器的結構及封裝方法,理論分析了傳感器的工作原理。實驗研究了傳感器的線性響應、溫度響應、共振頻率和方向抗干擾特性,結果表明,傳感器的加速度響應靈敏度為7.81pm/m/s2,相對誤差為2.62%,加速度與波長具有較好的線性關系,線性度為99.8%;在67.5～27.5℃內進行了溫度補償實驗,能有效消除溫度的影響;傳感器具有較好的平坦區和較強的抗干擾能力。

設計了一種基于雙光纖布拉格光柵的新型流速傳感器,它包括雙光纖光柵壓強傳感機構和文丘里管。導出了雙光纖布拉格光柵的波長漂移差與流速的關系。壓強傳感機構中的密閉鋁箔管橫截面兩邊的壓力差導致等腰三角形懸臂梁變形,從而導致安裝在懸臂梁兩邊的光纖布拉格光柵的布拉格波長漂移。通過檢測兩個布拉格光柵的波長漂移差,得到被測流體的流速。雙光纖布拉格光柵通過補償溫度效應,解決了光纖布拉格光柵傳感器的交叉敏感問題。該流速傳感器的動態測量范圍為8～200mm/s。實驗表明,雙光纖布拉格光柵的中心波長隨流速的增加分別向長波和短波方向漂移,而帶寬幾乎不變,實驗和理論符合得較好,該設計方案是切實可行的。