光纖光柵傳感技術(shù)的巖土體測斜儀研發(fā)及工程應(yīng)用

光纖傳感、光纖光柵、光纖光柵傳感 光纖傳感技術(shù)由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質(zhì)，而且光波在光纖 中的傳播時表征光波的特征參量（振幅、相位、偏振態(tài)、波長等）因外界因素 （如溫度、壓力、磁場、電場、位移等）的作用而間接或直接地發(fā)生變化，從 而可將光纖用作傳感器元件來探測各種待測量（物理量、化學(xué)量和生物量）， 這就是光纖傳感器的基本原理。光纖傳感技術(shù)的分類光纖傳感器可以分為傳 感型（本征型）和傳光型（非本征型）兩大類。利用外界因素改變光纖中光的 特征參量，從而對外界因素進行計量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)模Q為傳感型光纖傳感器， 它具有傳感合一的特點，信息的獲取和傳輸都在光纖之中。傳光型光纖傳感器 是指利用其它敏感元件測得的特征量，由光纖進行數(shù)據(jù)傳輸，它的特點是充分 利用現(xiàn)有的傳感器，便于推廣應(yīng)用。這兩類光纖傳感器都可再分成光強調(diào)制、 相位調(diào)制、偏振態(tài)調(diào)制和波長調(diào)制等幾種形式。光纖傳感器的特點1、

光纖光柵是一種新型的光無源器件,它的出現(xiàn)使光纖由被動的傳輸介質(zhì)轉(zhuǎn)化為主動的光子器件,并以其獨特的優(yōu)勢在光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

光纖光柵傳感技術(shù)是國際上近十年發(fā)展起來的新型傳感技術(shù),既用光纖感測信號又用光纖傳輸信號,是以光纖為載體的傳感技術(shù)的最杰出代表。目前該技術(shù)已經(jīng)相對成熟,并成功地應(yīng)用于多個相關(guān)行業(yè)。介紹了在光纖光柵技術(shù)平臺上研制出的傳感器的特點、工作原理及其在水利監(jiān)測中的應(yīng)用,著重于光纖光柵傳感技術(shù)在水位遙測及大壩安全監(jiān)測上的應(yīng)用。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

光纖光柵傳感器是20世紀(jì)90年代光纖傳感器領(lǐng)域最主要的發(fā)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(fā)明,在光纖傳感領(lǐng)域引起了革命性的變化,突顯出它在信息領(lǐng)域的重要地位。本文著重介紹了光纖光柵的發(fā)展過程、光纖光柵傳感器的原理、以及在傳感方面的現(xiàn)狀和運用,并分析光纖光柵傳感器在實際工程應(yīng)用中的一些瓶頸之處,且提出了相關(guān)的看法。

光纖光柵傳感器是20世紀(jì)90年代光纖傳感器領(lǐng)域最主要的發(fā)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(fā)明,在光纖傳感領(lǐng)域引起了革命性的變化,突顯出它在信息領(lǐng)域的重要地位。本文著重介紹了光纖光柵的發(fā)展過程、光纖光柵傳感器的原理、以及在傳感方面的現(xiàn)狀和運用,并分析光纖光柵傳感器在實際工程應(yīng)用中的一些瓶頸之處,且提出了相關(guān)的看法。

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,有較強的抗 干擾能力; (6)高靈敏度、高分

分析研究了光纖光柵傳感與測試技術(shù)在大型土木工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測中的應(yīng)用;通過在加固后重載吊車梁圓弧端頭的應(yīng)力測試,對光柵傳感器在結(jié)構(gòu)測試中的布設(shè)、連接和監(jiān)測等進行了測試與研究,測試結(jié)果表明:該測試技術(shù)的測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠,與理論計算結(jié)果吻合較好,是進行結(jié)構(gòu)安全健康監(jiān)測的有效手段.

分布式光纖光柵傳感技術(shù)在混凝土梁監(jiān)測中的應(yīng)用——文章首先介紹了分布式光纖光柵傳感技術(shù)監(jiān)測混凝土梁的原理，然后進行了實驗梁的靜栽實驗。結(jié)果表明：通過與理論值、傳統(tǒng)電阻式應(yīng)變片的測量值進行比較，光纖光柵傳感器的測量數(shù)據(jù)具有足夠的精度和良好的可靠性...

文章首先介紹了分布式光纖光柵傳感技術(shù)監(jiān)測混凝土梁的原理,然后進行了實驗梁的靜載實驗。結(jié)果表明:通過與理論值、傳統(tǒng)電阻式應(yīng)變片的測量值進行比較,光纖光柵傳感器的測量數(shù)據(jù)具有足夠的精度和良好的可靠性。

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。

采用耦合波理論分析了光纖光柵對光的反射機理及其傳感原理,提出了光纖光柵在溫度測量和位移測量中的應(yīng)用方案,給出了實驗結(jié)果,展望了光纖光柵在光纖傳感和光纖通信方面的應(yīng)用前景.

由于光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、尺寸小、容量大、準(zhǔn)分布式測量,并且可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離長期監(jiān)測與傳輸?shù)奶攸c,其在結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測中得到日益廣泛應(yīng)用。文中論述了在大型裝卸設(shè)備翻車機中引入結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測的必要性,概述了光纖光柵傳感技術(shù)的基本原理,并以翻車機為例,介紹結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù),包括溫度補償、基于有限元分析的測點分布、數(shù)據(jù)采集與處理和安全預(yù)報警。

隨著我國城市化水平的不斷提高,城市交通狀況越來越緊張,而城市軌道交通的建設(shè)與發(fā)展具有運量大、快速安全以及環(huán)保等特點,在緩解城市交通壓力,改善城市空氣環(huán)境質(zhì)量十分有利。為了確保軌道交通車輛安全運行,對車輛運行信號進行準(zhǔn)確監(jiān)測極其重要,并且因為城市軌道交通的運營編組較小、密度較高、運行時間間隔也比較短等特點使軌道交通的信號監(jiān)測需求比鐵路更大。而光纖光柵傳感技術(shù)的精度與靈敏度都比較高,并且可以有效防止電磁干擾,提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性。因此,對光纖光柵傳感技術(shù)的應(yīng)用原理進行分析,探討光纖光柵傳感技術(shù)在軌道交通車輛中的有效應(yīng)用,對提高軌道交通車輛運行監(jiān)測水平有重要意義。

光纖光柵傳感技術(shù)具有傳統(tǒng)傳感器無可比擬的優(yōu)勢,重大工程結(jié)構(gòu)的健康診斷與監(jiān)測是跨學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域。介紹了光纖光柵傳感技術(shù)用于重大工程結(jié)構(gòu)的原理、國內(nèi)外研究以及在重大工程中應(yīng)用的概況,闡述了基于光纖光柵傳感技術(shù)和應(yīng)變模態(tài)理論的損傷自診斷智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本構(gòu)成、原理,并指出近期應(yīng)當(dāng)加強光纖光柵傳感技術(shù)的結(jié)構(gòu)診斷、動態(tài)解調(diào)、工業(yè)化批量生產(chǎn)及其埋設(shè)等方面研究工作。

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?？衫貌ǚ謴?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)。

光纖光柵傳感健康監(jiān)測技術(shù)及其工程應(yīng)用項目源自遼寧省科學(xué)技術(shù)基金（20032120）、遼寧省科學(xué)技術(shù)重點基金（20042149）以及國家自然科學(xué)基金（50408031）。承擔(dān)單位為大連理工大學(xué)，項目負(fù)責(zé)人為李宏男教授。本成果于2006年獲得遼寧省科學(xué)技術(shù)進步一等獎。光纖光柵可以埋入大型土木結(jié)構(gòu)并對其內(nèi)部的應(yīng)變等參數(shù)進行實時的高分辨率和大范圍監(jiān)測，是未來智能結(jié)構(gòu)的集成光學(xué)神經(jīng)，也是目前結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測首選的傳感器。本項目圍繞埋入式光纖光柵傳感器的應(yīng)變傳遞機制、在非軸向力作用下光纖光柵傳感器的應(yīng)變傳遞率、

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、功能擴展性強、運行穩(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 器具有許多獨特的優(yōu)點：抗干擾能力強；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

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％.

在闡述光纖bragg光柵(fbg)傳感技術(shù)的工作原理和優(yōu)點的基礎(chǔ)上,以昆明白泥井3#隧道為實例,提出fbg傳感器在隧道內(nèi)的鋪設(shè)方案及溫度補償技術(shù)。經(jīng)過對隧道斷面的24h連續(xù)監(jiān)測,討論隧道內(nèi)最大溫差對bragg反射中心波長變化的影響,并對隧道每一監(jiān)測斷面上溫度傳感系統(tǒng)所取得的bragg波長值進行可靠性的估計,驗證fbg監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。對隧道進行8個月的定期監(jiān)測,并對隧道斷面的應(yīng)變變化情況進行分析,分析結(jié)果表明:干濕季節(jié)交替是導(dǎo)致測點應(yīng)變波動的重要因素,而雨季是致使測點應(yīng)變變化增大的主要原因。目前隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;同時,研究結(jié)果表明,fbg可準(zhǔn)確地測出隧道的應(yīng)變分布,將其應(yīng)用于隧道變形監(jiān)測中是可行和有效的。