長周期塑料光纖光柵溫度傳感系統(tǒng)

光纖光柵溫度傳感器

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.

以n-異丙基丙烯酰胺(nipam)為單體、n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺(mbaa)為交聯(lián)劑、安息香二甲醚(dmpa)為引發(fā)劑,利用紫外光引發(fā)聚合制備了一系列溫度敏感性聚(n-異丙基丙烯酰胺)(pnipam)水凝膠,并對(duì)其性能進(jìn)行了測定.結(jié)果表明,pnipam水凝膠的平衡膨脹比隨著交聯(lián)程度的變化而改變.當(dāng)交聯(lián)程度適當(dāng)時(shí),水凝膠可具有最大的溶脹比.在此研究基礎(chǔ)上,利用浸漬提拉法在長周期光纖光柵(lpfg)包層外制備了pnipam水凝膠薄膜包覆層.研究了得到的lpfg傳感器對(duì)溫度和濕度的響應(yīng)性,該類型傳感器表現(xiàn)出對(duì)溫度的靈敏響應(yīng)性.

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(shí)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(duì)外界因素進(jìn)行計(jì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，稱為傳感型光纖傳感器， 它具有傳感合一的特點(diǎn)，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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它的特點(diǎn)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(qiáng)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(diǎn)1、

針對(duì)醫(yī)療行業(yè)對(duì)人體測溫的需要,研制了一種以裸光纖bragg光柵為傳感元件的光纖光柵溫度傳感器,并對(duì)其溫度特性進(jìn)行了研究.采用恒溫水浴對(duì)工作波長為1557nm和1547nm附近的2只光纖光柵傳感器進(jìn)行溫度定標(biāo).結(jié)果表明,在34～48℃范圍內(nèi),光纖光柵的中心波長隨溫度的變化呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為0.9983和0.9974,光纖光柵溫度傳感器的測溫標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.239℃和0.245℃,可應(yīng)用于醫(yī)療中人體溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測.

對(duì)光纖bragg光柵(fbg)溫度傳感在77k-150k和300k-500k之間進(jìn)行了測試,得出溫度與波長的相關(guān)關(guān)系,并討論了常溫與低溫情況下的溫度與波長關(guān)系不一致的原因.77k-150k情況下,溫度與波長的非線性關(guān)系主要是由電偶極子所致有效折射率變化造成的;而300k-500k情況下,溫度與波長近乎線性的關(guān)系主要是由此溫度范圍內(nèi)有效折射率恒定和石英光纖光柵的線膨脹系數(shù)所至。得到的理論公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

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(duì)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。

提出了一種新型分布式光纖光柵溫度監(jiān)測系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)電纜溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。基于熱傳導(dǎo)方程和邊界條件的基礎(chǔ)上,采用有限元法對(duì)電纜溫度場進(jìn)行了分析,為監(jiān)測電纜溫度提供了理論依據(jù)。光纖光柵本身不帶電,抗輻射和電磁干擾能力強(qiáng),耐高壓和腐蝕,非常適合用做高壓電力環(huán)境中的溫度傳感器。通過光纖光柵的溫度特性實(shí)驗(yàn),在20~100℃的溫度范圍內(nèi),光纖光柵的中心波長隨溫度變化呈良好的線性,線性度達(dá)到99.8%。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶溫度傳感器與光纖光柵溫度傳感器的對(duì)比實(shí)驗(yàn),表明該系統(tǒng)測量時(shí)間-溫度變化曲線跟隨性好,溫度差均小于1℃,符合電力電纜溫度狀態(tài)在線監(jiān)測的使用要求。

光纖溫度傳感器匯總.-光纖溫度傳感器

光纖溫度傳感器匯總.-光纖溫度傳感器 (2)

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(duì)應(yīng)變及溫度的不同感應(yīng),實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變及溫度的同時(shí)測量?？衫貌ǚ謴?fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)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℃。

提出了一種基于級(jí)聯(lián)長周期光纖光柵的光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)。級(jí)聯(lián)長周期光纖光柵作為邊沿濾波器,利用它的一個(gè)線性區(qū)監(jiān)測單個(gè)光纖布拉格光柵傳感信號(hào)。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),但易受光源抖動(dòng)及系統(tǒng)其他不穩(wěn)定因素等帶來的系統(tǒng)噪聲的影響。為消除系統(tǒng)噪聲帶來的不利影響,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)系統(tǒng)利用級(jí)聯(lián)長周期光纖光柵的兩個(gè)線性區(qū)同時(shí)監(jiān)測兩個(gè)光纖布拉格光柵傳感信號(hào)。分別用原系統(tǒng)及其改進(jìn)系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)驗(yàn)的溫度測量范圍為-70～-115°c。原系統(tǒng)的靈敏度為0.49mv/°c,溫度分辨率為0.5°c;改進(jìn)系統(tǒng)的靈敏度為0.86mv/°c,溫度分辨率為0.3°c。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)系統(tǒng)能有效消除系統(tǒng)噪聲,提高系統(tǒng)的精度。

提出了一種新型光纖bragg光柵(fbg)的傾斜傳感器,其結(jié)構(gòu)由通過4根等長的刻有光柵的光纖懸掛在圓盤上的重物組成,4根光纖與圓盤的粘接點(diǎn)均勻分布在圓盤邊緣,每根光纖的另一端共同下拉一重物,使每根fbg的受力均勻。當(dāng)整個(gè)平臺(tái)傾斜時(shí),每根fbg的受力發(fā)生變化,從而導(dǎo)致每根fbg的反射(透射)中心波長發(fā)生變化,并通過光譜儀測出波長的變化,從中得到每兩根對(duì)稱fbg在不同傾斜角下的波長差,建立相應(yīng)的波長差與傾斜角的數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)表明:該傾斜傳感器可以達(dá)到0.2°的測量精度,并且消除了外界環(huán)境溫度的影響,應(yīng)用靈活性高;而且傳感器的準(zhǔn)確度和精度可通過增加重物質(zhì)量、減小每對(duì)光纖間的夾角來提高。

提出并研究了一種新穎的鐘擺式光纖光柵(fbg)二維傾斜角傳感器,其擺桿頂端采用圓錐結(jié)構(gòu),兩個(gè)fbg沿著母線方向并間隔四分之一圓周粘貼在圓錐表面,擺桿下端固定一定質(zhì)量的重物。在傾斜角發(fā)生變化時(shí),圓錐表面產(chǎn)生的沿著母線方向梯度分布的應(yīng)變場使fbg產(chǎn)生啁啾效應(yīng)。利用功率譜平坦的寬帶光源,通過監(jiān)測兩個(gè)fbg的反射光強(qiáng)變化,可實(shí)現(xiàn)二維傾斜傳感。此外,由于光纖光柵的反射光強(qiáng)不隨溫度變化,所以該傳感器的測量對(duì)溫度不敏感。實(shí)驗(yàn)在±4°范圍內(nèi)測得該傳感器的靈敏度為1.96μw/(°),精度為±0.125°。

設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)研究了一種基于機(jī)械微應(yīng)變引入長周期光纖光柵(mlpfg)的橫向壓力傳感系統(tǒng)。利用機(jī)械線加工技術(shù)制作周期為600μm,長度為60mm的不銹鋼壓力槽板,測定了槽板對(duì)待寫制光纖施加的橫向壓力與mlpfg諧振峰峰值之間的關(guān)系,并借助布拉格光纖光柵(fbg)搭建了高精度橫向壓力解調(diào)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明,在0～60n的范圍內(nèi),壓力與mlpfg透射譜深度有很好的線性關(guān)系,線性度達(dá)0.9950,靈敏度約為0.35db/n。保持45n的壓力20h,mlpfg諧振峰峰值最大波動(dòng)小于0.06db,具備良好的穩(wěn)定性。采用中心波長為1542.890nm的fbg實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)解調(diào),系統(tǒng)靈敏度為0.12μw/n,進(jìn)一步提高了檢測系統(tǒng)的實(shí)用性。

油氣井溫度數(shù)據(jù)在地質(zhì)資料解釋和油氣井監(jiān)測方面作用明顯。但傳統(tǒng)的井溫測量儀器在井溫測量時(shí)存在靈敏度不夠高、不能在極限環(huán)境使用等缺點(diǎn)。光纖bragg光柵溫度傳感器作為新一代溫度測量技術(shù)的代表,具有體積小、質(zhì)量輕、抗輻射等傳統(tǒng)測量儀器無法比擬的優(yōu)勢,本文對(duì)其傳感原理、傳感器結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面做了闡述。

1封裝結(jié)構(gòu)的性能要求用于隧道火災(zāi)檢測的光纖光柵溫度傳感器首先要能對(duì)火災(zāi)快速響應(yīng),但普通封裝結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致光纖光柵溫度傳感器的靈敏度較低,影響傳感器快速響應(yīng)隧道中溫度變化,因此必須重新設(shè)計(jì)適合隧道火災(zāi)檢測用光纖光柵溫度傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。隧道環(huán)境比較惡劣,光纖光柵溫度傳感器會(huì)受到各種拉力、剪切力等作用,這對(duì)于纖細(xì)(外徑約為125μm)和脆性(主要成分是sio2)的光纖光柵是難以承受的,因

超聲波金屬焊接具有低溫、低壓及低能耗的加工優(yōu)點(diǎn),可用于埋入智能單元光纖布拉格光柵傳感器(fbg),制備3d智能金屬結(jié)構(gòu)。而在埋入金屬基體過程中fbg易應(yīng)力失效。采用復(fù)合鍍鎳方法對(duì)fbg進(jìn)行預(yù)保護(hù),基于金屬化fbg(mfbg)使用超聲波焊接工藝埋入至厚度300μm的aa6061鋁基體中,以獲得3d智能金屬結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:超聲波焊接下mfbg可埋入鋁基體中;對(duì)超聲波焊接制備的3d智能金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了溫度傳感與透射譜檢測分析,溫度靈敏度提高了1倍多,且溫度傳感線性度較好,有效抑制了溫度交叉敏感性;埋入鋁基體后fbg諧振譜布拉格峰出現(xiàn)了藍(lán)移與峰值損耗降低。

光纖光柵感溫探測系統(tǒng)

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(duì)fbg波長的變化進(jìn)行解調(diào),從而獲得被測交流電流信號(hào)。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(duì)交變電流具有良好的線性響應(yīng)。

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(chǔ)、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(hào)：tp311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(duì)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(duì)光