保偏光纖、光柵傳感特性的實驗研究

基于碳納米管涂覆的傾斜光纖光柵是一種理想的低成本熱線式風(fēng)力傳感器,其可以用來進(jìn)行風(fēng)力的實驗測量。針對輸入傾斜光纖光柵的不同功率以及碳納米管涂覆厚度這兩方面,設(shè)計不同的風(fēng)力實驗設(shè)計與測量,并獲得中心波長與風(fēng)力變化的最終關(guān)系。通過對實驗結(jié)果曲線進(jìn)行分析,得到實驗結(jié)論:在適當(dāng)范圍內(nèi),激光功率越高,涂覆厚度越厚,靈敏度越高,風(fēng)力傳感實驗效果越好。通過實驗,使學(xué)生了解基于光纖的新型熱線式風(fēng)力傳感的工作原理,將理論與實踐相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生對光纖傳感前沿應(yīng)用的興趣和積極性。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

光纖光柵是理想的應(yīng)力和溫度傳感元件。結(jié)合實驗室器件,設(shè)計了一個利用光纖光柵監(jiān)測應(yīng)力以及溫度的實驗系統(tǒng)。通過實驗驗證了光纖光柵的基本特性,實現(xiàn)了應(yīng)力及溫度的監(jiān)測。通過自行搭建的實驗平臺進(jìn)行了實驗分析,實驗結(jié)果和理論分析吻合。

傳感器總長810mm,直徑為2.5mm,4根光纖布喇格光柵(fiberbragggrating,fbg)互成90°分布在用記憶合金絲(shapmemoryalloy,sma)做基材的表面.通過在波分復(fù)用的基礎(chǔ)上添加光時分復(fù)用來改進(jìn)傳感網(wǎng)絡(luò)布置,提高測量精度;同時,設(shè)計了一套封裝裝置來確保封裝時fbg與基材之間的準(zhǔn)確定位以及黏結(jié)劑能夠均勻的涂覆在基材和fbg表面,提高傳感器的封裝精度.實驗結(jié)果表明,該fbg形狀傳感器的測量精度為3.1％.

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,傳感技術(shù)也是得到質(zhì)的飛躍,光纖光柵傳感技術(shù)與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比有著很多優(yōu)勢,因此在很多行業(yè)中得到了應(yīng)用。文章就對光纖光柵傳感技術(shù)做一個簡單地分析,同時介紹了其在一些領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

針對纜索局部埋植傳感器測試索力的特殊要求,特制光纖光柵應(yīng)變傳感器,傳感器封裝保證光纖光柵植入纜索的成活率,減敏結(jié)構(gòu)設(shè)計保證纜索索力測試的大應(yīng)力監(jiān)測要求。針對應(yīng)變傳感器與鋼絲的2種連接方式,即傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)膠連接和特制的抱箍機(jī)械連接方式進(jìn)行了張拉性能測試。由標(biāo)定的傳感器力敏系數(shù)可知,在鋼絲產(chǎn)生5000×10-6的應(yīng)變變化下,光纖光柵實際中心波長變化不超過2900pm,達(dá)到了減敏效果,傳感器可以滿足大索力長期測試要求。

介紹了一種利用光纖f-p濾波器解調(diào)的、可同時測量應(yīng)變及溫度兩種參數(shù)的光纖光柵傳感系統(tǒng)。將一個光纖光柵的長度分成相等的兩部分,其中一部分的兩端固定在一塊鋼板上,另一部分處于自由狀態(tài)。根據(jù)這兩部分光纖光柵對應(yīng)變及溫度的不同感應(yīng),實現(xiàn)對應(yīng)變及溫度的同時測量。可利用波分復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)對分布式應(yīng)變及溫度的測量。應(yīng)變、溫度的測量分辨率分別可達(dá)1.3με及0.12℃。

將光纖光柵(fbg)封裝入以超磁致伸縮材料(gmm)與永磁體構(gòu)成的傳感基座內(nèi)形成系統(tǒng)核心傳感部件,并將其放置于電流形成的磁場中,構(gòu)成電流傳感器。利用光纖邁克爾遜干涉儀(mi)對fbg波長的變化進(jìn)行解調(diào),從而獲得被測交流電流信號。實驗結(jié)果表明,檢測幅值100a~2000a的交變電流時,該傳感器對交變電流具有良好的線性響應(yīng)。

針對傳統(tǒng)的強(qiáng)度型光纖位移傳感器安裝復(fù)雜、漂移大等問題,采用光纖光柵新型位移傳感器,設(shè)計并實現(xiàn)了一種波長編碼、自校準(zhǔn)和不受光強(qiáng)影響的新型光纖光柵位移傳感實驗裝置。該實驗裝置簡化了傳統(tǒng)強(qiáng)度編碼光纖傳感器的安裝過程,具有抗環(huán)境振動和溫度補(bǔ)償功能,對快速掌握新型光纖光柵位移傳感原理和使用方法,提高光纖傳感實用技能具有實際的意義。

介紹了光纖光柵溫度傳感器的金屬管封裝技術(shù),通過實驗研究其溫度傳感特性。采用熱膨脹系數(shù)不同的內(nèi)徑r=1mm,壁厚d=0.5mm,長度l=100mm管式結(jié)構(gòu)的金屬材料對光纖光柵進(jìn)行貼壁封裝實驗時,得到黃銅管封裝的傳感靈敏度為14.9pm/℃,紫銅管封裝的為14.6pm/℃,不銹鋼管封裝的為12.0pm/℃,它們分別是裸光柵的1.66倍、1.62倍和1.33倍,意味著熱膨脹系數(shù)大的封裝材料傳感靈敏度更高。實驗表明,軸向封裝的光柵,傳感靈敏度還與其同管內(nèi)壁的間距有關(guān),間距越小靈敏度越高。

提出了一種光纖光柵的銅片封裝工藝,并通過實驗和理論分析研究了光纖光柵的應(yīng)變和溫度傳感特性.與裸光纖光柵的測試結(jié)果相比,銅片封裝工藝基本不改變光纖光柵應(yīng)變傳感的靈敏度,但是溫度靈敏度系數(shù)提高了2.78倍.經(jīng)過銅片封裝后的光纖光柵可以探測到的應(yīng)變和溫度分別為1με和0.03℃,便于工程應(yīng)用.

為了滿足橋梁和大壩等民用建筑和航空航天飛行器等結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測與管理需要,設(shè)計并制作了兩種分別用鈦合金和不銹鋼材料封裝的光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感器,并利用懸臂梁校準(zhǔn)裝置對兩種傳感器的應(yīng)變特性進(jìn)行測試。試驗結(jié)果表明,鈦合金封裝的線性度及應(yīng)變靈敏系數(shù)優(yōu)于不銹鋼材料封裝的傳感器。因此,在對結(jié)構(gòu)的應(yīng)變監(jiān)測時,使用鈦合金封裝的傳感器更能真實反映結(jié)構(gòu)的應(yīng)變變化,從而達(dá)到健康監(jiān)測的目的。

光纖光柵傳感器的應(yīng)用 一、光纖光柵傳感器的優(yōu)勢 與傳統(tǒng)的傳感器相比,光纖bragg光柵傳感器具有自己獨(dú)特的優(yōu)點: (1)傳感頭結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、外形可變,適合埋入大型結(jié)構(gòu)中, 可測量結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變及結(jié)構(gòu)損傷等,穩(wěn)定性、重復(fù)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(dǎo)性,對被測介質(zhì)影響小,又具有抗腐蝕、抗電磁干擾的特 點,適合在惡劣環(huán)境中工作; (4)輕巧柔軟,可以在一根光纖中寫入多個光柵,構(gòu)成傳感陣列,與波分 復(fù)用和時分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合,實現(xiàn)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(qiáng)波 動、光纖連接及耦合損耗、以及光波偏振態(tài)的變化等因素的影響,有較強(qiáng)的抗 干擾能力; (6)高靈敏度、高分

基于labview的光纖光柵傳感監(jiān)測軟件 摘要：基于labview的光纖光柵傳感監(jiān)測軟件，可 以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示和報警等功能。該軟件界面清 晰易懂、使用方便、功能擴(kuò)展性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定，可以在安全 監(jiān)測方面發(fā)揮重要的作用，同時推進(jìn)了光纖光柵傳感器在生 活中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：光纖光柵傳感器；虛擬儀器；數(shù)據(jù)庫 中圖分類號：tp311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 隨著技術(shù)的發(fā)展，光纖光柵傳感器廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng) 域，如電力電網(wǎng)、橋梁隧道、石油化工、航空航天，實現(xiàn)了 高精度、遠(yuǎn)距離、分布式和長期性監(jiān)測的技術(shù)要求。本文針 對光纖光柵傳感系統(tǒng)，提出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的監(jiān)測 軟件的設(shè)計與實現(xiàn)方法。為實際工程的管理提供了更加可靠 的技術(shù)保障，具有廣闊的應(yīng)用前景。 1光纖光柵傳感技術(shù) 光纖光柵是利用紫外光改變光纖材料性質(zhì)，在光纖上制 作成的一種光學(xué)無源器件，光纖光柵傳感技術(shù)是利用測量環(huán) 境對光

２００６年第２光通信技術(shù) 中文核心期刊 光纖光柵傳感的解調(diào)方法 王向宇，喬學(xué)光，李明，賈振安，劉欽朋，李婷 （西安石油大學(xué)陜西省光電傳感測井重點實驗室，西安７１００６５） 專題聚焦 摘要：介紹了光柵傳感系統(tǒng)的組成，分析了常用的三 種光源：ｌｄ、ｌｅｄ和摻鉺光源的性能。描述了在光柵解 調(diào)中常用的濾波法、干涉法、可調(diào)諧激光掃描法、啁啾 光柵檢測法、光柵色散法等幾種信號解調(diào)技術(shù)并進(jìn)行 了簡要的評述。 關(guān)鍵詞：光纖光柵；光源；傳感；解調(diào) 中圖分類號：ｔｎ９２９．１１文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ａ １引言 光纖傳感器是利用光在光纖中傳播引起光干涉、 衍射、偏振、反射、損耗等物理特征的變化，進(jìn)行各種 物理測量的裝置和器件。波長調(diào)制型的光纖光柵傳感 器具有許多獨(dú)特的優(yōu)點：抗干擾能力強(qiáng)；傳感頭結(jié)構(gòu) 簡單（尺寸小，易于集成）；利用波分復(fù)用技術(shù)可形成

光纖光柵傳感信號的解調(diào)問題

基于壓電陶瓷的光纖光柵傳感器的設(shè)計。主要方法是利用改變壓電陶瓷的相關(guān)封裝的新結(jié)構(gòu),再結(jié)合光纖光柵而制成的電壓傳感器。由實驗結(jié)果得出:在0～160v的電壓范圍內(nèi),中心波長的變化與該傳感器兩端的電壓的改變有很好的線性關(guān)系,線性擬合度可達(dá)0.99,線性調(diào)諧的波長范圍約為1.6nm。

本文通過對光纖結(jié)構(gòu)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(gòu)造及工作原理的同時,以鋼板-混凝土結(jié)構(gòu)材料為實驗?zāi)Ｐ?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(gòu)成的橋面上布置不同數(shù)量和種類的fbg,同時認(rèn)為施加不同載荷,觀察fbg的檢測結(jié)果和檢測數(shù)據(jù)。實驗證明,光纖光柵傳感器對于鋼板-混凝土組成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的無損檢測,其安全系數(shù)和檢測效率較其他無損檢測技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。

研究并實現(xiàn)了一種基于雙衍射光柵的光纖布拉格光柵(fbg)傳感器解調(diào)系統(tǒng)。該解調(diào)系統(tǒng)的光路由準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、柱面反射鏡和光電探測器等器件組成。通過準(zhǔn)直鏡后不同波長的平行光束經(jīng)過衍射光柵后在空間展開,通過柱面反射鏡聚焦在光電探測器成像面上。該光路通過采用兩塊衍射光柵的方法在減小解調(diào)系統(tǒng)尺寸的同時提高光學(xué)空間分辨力,采用線陣探測器替代掃描機(jī)構(gòu)從而簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。從理論上分析了光束經(jīng)過該系統(tǒng)后的空間光強(qiáng)分布,根據(jù)光強(qiáng)的高斯分布采用多項式擬合的方法實現(xiàn)了反射光譜峰值定位算法。通過與高精度光譜儀的測量結(jié)果對比表明,該解調(diào)方法具有較高的波長解調(diào)精度和穩(wěn)定性。

光纖Bragg光柵傳感原理及增敏技術(shù)

光纖光柵位移傳感器

采用靶式結(jié)構(gòu)作為光纖bragg光柵流量傳感器的換能元件,其中兩片光柵分別粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁的上下兩表面。采用雙光柵粘貼方式對傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償,有效的解決了應(yīng)變與溫度交叉敏感的問題,提高了測量靈敏度。實驗表明該靶式光纖bragg光柵流量傳感器的載荷響應(yīng)靈敏度為33.6pm/kg,測量精度為0.5%。