保偏光纖、光柵傳感特性的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jì)不同的風(fēng)力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線進(jìn)行分析,得到實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)效果越好。通過實(shí)驗(yàn),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(shí)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(shí)驗(yàn)室器件,設(shè)計(jì)了一個(gè)利用光纖光柵監(jiān)測應(yīng)力以及溫度的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了光纖光柵的基本特性,實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力及溫度的監(jiān)測。通過自行搭建的實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,實(shí)驗(yàn)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(shí)分復(fù)用來改進(jìn)傳感網(wǎng)絡(luò)布置,提高測量精度;同時(shí),設(shè)計(jì)了一套封裝裝置來確保封裝時(shí)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(shí)驗(yàn)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(gè)簡單地分析,同時(shí)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(jì)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)現(xiàn)對應(yīng)變及溫度的同時(shí)測量。可利用波分復(fù)用技術(shù)實(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,檢測幅值100a~2000a的交變電流時(shí),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(jì)并實(shí)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(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)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(shí)用技能具有實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí),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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(yàn)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(shí),使用鈦合金封裝的傳感器更能真實(shí)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(diǎn): (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(diǎn),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(gè)光柵,構(gòu)成傳感陣列,與波分 復(fù)用和時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示和報(bào)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(shí)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(gè)領(lǐng) 域，如電力電網(wǎng)、橋梁隧道、石油化工、航空航天，實(shí)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(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。為實(shí)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)：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(jì)。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(shí)驗(yàn)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。

研究并實(shí)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(shí)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(xiàng)式擬合的方法實(shí)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(shí)驗(yàn)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%。

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(zhuǎn)化為光纖布拉格光柵波長的偏移,通過數(shù)據(jù)采集、過濾雜波、信號波峰檢測、高斯曲線擬合以及加權(quán)波長計(jì)算等關(guān)鍵步驟來實(shí)現(xiàn)波長解調(diào)技術(shù),進(jìn)而完成溫度、應(yīng)變、壓力或位移等對象的在線測量,并且可以實(shí)現(xiàn)光纖線路故障分析與定位的功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)功耗低、線性度好、波長解調(diào)精度與分辨率較高。經(jīng)過長期測試,系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。