光纖Bragg光柵應(yīng)變傳感器在紗線張力測(cè)量中應(yīng)用

當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度發(fā)生變化時(shí),濕敏材料的某些物理特性也會(huì)隨之發(fā)生變化,將濕敏材料涂覆在光纖光柵上,光柵的波長變化能直觀反映濕度的變化?；诖?文章設(shè)計(jì)了一種光纖bragg光柵的濕度傳感器,首先分析了該傳感器的傳感原理,接著制作了濕敏材料的傳感器,最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果表明：文章所制作的光纖bragg光柵濕度傳感器的穩(wěn)定性較好。

利用復(fù)合材料封裝光纖bragg光柵(fbg)設(shè)計(jì)制作了用于測(cè)量高速碰撞或爆炸與沖擊作用下混凝土內(nèi)部動(dòng)態(tài)應(yīng)變的fbg應(yīng)變傳感器。在霍普金森壓桿上對(duì)fbg在封裝前的裸光柵和封裝后的fbg傳感器分別進(jìn)行了高速?zèng)_擊試驗(yàn),試驗(yàn)表明:設(shè)計(jì)的fbg傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)上升時(shí)間小于20μs,具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,可以用于工程中混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)高速?zèng)_擊下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試。

直接監(jiān)測(cè)電力設(shè)備內(nèi)部元件所受應(yīng)力可以直觀反映電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段不能直接深入電力設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè).研制了一種帶溫度補(bǔ)償?shù)墓饫wbragg光柵應(yīng)變傳感器,可以對(duì)電力設(shè)備內(nèi)部元件所受應(yīng)力和溫度進(jìn)行檢測(cè).研制的應(yīng)變傳感器選取了35kv干式空心電抗器作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,監(jiān)測(cè)了一次干式電抗器固化過程中包封所受應(yīng)力和溫度的變化趨勢(shì).將為變電站內(nèi)高壓電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控提供理論和實(shí)踐依據(jù).

　第25卷第3期　　　　　　　　　　　　　　應(yīng)　用　激　光　　　　　　　　　　　　　　　vol.25,no.3 　2005年6月　　　　　　　　　　　　　　　　appliedlaser　　　　　　　　　　　　　　　june2005 f-p光纖傳感器及光纖bragg光柵傳感器 應(yīng)用于光纖智能夾層的研究 3 蘆吉云　梁大開　李東升　潘曉文 (南京航空航天大學(xué)航空科技智能材料與結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,　南京210016) 　　提要　本文對(duì)嵌入f-p光纖傳感器和bragg光柵光纖傳感器的光纖智能夾層進(jìn)行了研究,實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)變的測(cè)量。通過 對(duì)光纖智能夾層的理論分析和試驗(yàn)研究,分析了應(yīng)變對(duì)傳感系數(shù)的影響,研究了f-p光纖傳感器檢測(cè)的應(yīng)變與所受的載荷 及bragg光柵傳感器波長變化量與應(yīng)變之間的關(guān)系。

技 術(shù) 創(chuàng) 新 中文核心期刊《微計(jì)算機(jī)信息》（測(cè)控自動(dòng)化）２００６年第２２卷第４－１期 ３６０元／年郵局訂閱號(hào)：８２－９４６《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用２００例》 傳感器與儀器儀表 光纖ｂｒａｇｇ光柵傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與應(yīng)變分析 ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｆｉｂｅｒｂａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｉｎｇｎｅｔｓａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｏｆｖａｒｉａ－ ｔｉｏｎｏｆｓｔｒａｉｎ （１．昆明理工大學(xué)；２．云南航天質(zhì)量無損檢測(cè)站）劉建平１趙永貴２孫宇２邱海濤１龍昊波１李川１ ｌｉｕ，ｊｉａｎｐｉｎｇｚｈａｏ，ｙｏｎｇｇｕｉｓｕｎ，ｙｕｑｉｕ，ｈａｉｔａｏｌｏｎｇ，ｈａｏｂｏｌｉ，ｃｈｕａｎ 摘要：作為一種絕對(duì)式傳感器，波長調(diào)制式光纖ｂｒａｇｇ光柵傳感器對(duì)應(yīng)變的響應(yīng)為０．９ｐｍ／

研究了光纖bragg光柵封裝工藝,提出并實(shí)現(xiàn)了兩種封裝光纖bragg光柵傳感器:工字型鋼管封裝光纖bragg光柵應(yīng)變傳感器及鋼管封裝光纖bragg溫度傳感器。研究了傳感器的埋設(shè)工藝,采用金屬絲固定法、鋼管抽出法兩種方法進(jìn)行了埋設(shè)。將它們埋入到鋼筋混凝土梁中,實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的拉、壓應(yīng)變及溫度的測(cè)量。結(jié)果顯示,在試驗(yàn)梁彈性階段,可以較為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)混凝土應(yīng)變。

第37卷，增刊紅外與激光工程2008年4月 vol.37supplementinfraredandlaserengineeringapr.2008 收稿日期：2008-03-20 基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（50775180），西安理工大學(xué)特色研究計(jì)劃（102-210614） 作者簡介：魏穎(1981-)，女，河北蠡縣人，碩士，主要研究方向?yàn)楣怆姕y(cè)量技術(shù)。email:weiying0312@126.com 導(dǎo)師簡介：焦明星(1962-)，男，陜西高陵人，博士，教授，博士生導(dǎo)師、主要研究方向?yàn)榧す鈧鞲信c測(cè)量技術(shù)方面。email:jiaomx@xaut.edu.cn 保偏光纖bragg光柵傳感特性的實(shí)驗(yàn)研究 魏穎，焦明星

光纖Bragg光柵傳感原理及增敏技術(shù)

油氣井溫度數(shù)據(jù)在地質(zhì)資料解釋和油氣井監(jiān)測(cè)方面作用明顯。但傳統(tǒng)的井溫測(cè)量儀器在井溫測(cè)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(cè)量技術(shù)的代表,具有體積小、質(zhì)量輕、抗輻射等傳統(tǒng)測(cè)量儀器無法比擬的優(yōu)勢(shì),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。

針對(duì)纜索局部埋植傳感器測(cè)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(cè)試的大應(yīng)力監(jiān)測(cè)要求。針對(duì)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(cè)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(cè)試要求。

在闡述光纖bragg光柵(fbg)傳感技術(shù)的工作原理和優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,以昆明白泥井3#隧道為實(shí)例,提出fbg傳感器在隧道內(nèi)的鋪設(shè)方案及溫度補(bǔ)償技術(shù)。經(jīng)過對(duì)隧道斷面的24h連續(xù)監(jiān)測(cè),討論隧道內(nèi)最大溫差對(duì)bragg反射中心波長變化的影響,并對(duì)隧道每一監(jiān)測(cè)斷面上溫度傳感系統(tǒng)所取得的bragg波長值進(jìn)行可靠性的估計(jì),驗(yàn)證fbg監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。對(duì)隧道進(jìn)行8個(gè)月的定期監(jiān)測(cè),并對(duì)隧道斷面的應(yīng)變變化情況進(jìn)行分析,分析結(jié)果表明:干濕季節(jié)交替是導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)應(yīng)變波動(dòng)的重要因素,而雨季是致使測(cè)點(diǎn)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(shí),研究結(jié)果表明,fbg可準(zhǔn)確地測(cè)出隧道的應(yīng)變分布,將其應(yīng)用于隧道變形監(jiān)測(cè)中是可行和有效的。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

為了克服傳統(tǒng)電測(cè)法在鉆井井壁監(jiān)測(cè)中的缺陷,根據(jù)鉆井井壁施工工藝和地質(zhì)條件等,提出了井壁節(jié)數(shù)及傳感器布設(shè)方案,并采用光纖bragg光柵傳感器(fbg)對(duì)唐山溫家莊鐵礦鉆井井壁下沉過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)內(nèi)容為井壁外壁所受壓力、混凝土應(yīng)變以及鋼筋應(yīng)力,并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理分析,分析結(jié)果表明:fbg對(duì)鉆井井壁的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可達(dá)理論值的95%～98%,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映鉆井井壁受力變化情況,保證了監(jiān)測(cè)的可靠性、穩(wěn)定性與重復(fù)性。

押概述了光纖bragg光柵傳感器(fbg)的組成、原理、類型及特點(diǎn),介紹了目前光纖bragg光柵傳感器在水電工程中的研究以及國內(nèi)應(yīng)用實(shí)例。分析了現(xiàn)有應(yīng)用的不足之處,指出了光纖bragg光柵傳感器在大壩安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用及前景。

針對(duì)錨桿檢測(cè)問題,提出了采用光纖bragg光柵傳感技術(shù)進(jìn)行錨桿監(jiān)測(cè)的新方案,詳細(xì)介紹了光纖bragg光柵錨桿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理及主要構(gòu)成,進(jìn)行了工程現(xiàn)場(chǎng)與常規(guī)技術(shù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明:光纖bragg光柵傳感器具有精度高、能測(cè)量絕對(duì)數(shù)值、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單和長期穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè),具有極大的應(yīng)用和發(fā)展前景.

在介紹光纖bragg光柵(fbg)傳感原理的基礎(chǔ)上,闡述了fbg在水布埡工程錨桿上的應(yīng)用,包括傳感器的布設(shè)、安裝工藝、張拉測(cè)試等。分析了光纖光柵傳感器在錨桿、錨索等工程上的應(yīng)用前景。

在介紹光纖bragg光柵(fbg)傳感原理的基礎(chǔ)上,闡述了fbg在系桿拱橋索力長期監(jiān)測(cè)工程上的應(yīng)用,包括傳感器的布設(shè)、安裝工藝、索力測(cè)試等。經(jīng)分析光纖光柵傳感器在橋梁監(jiān)測(cè)工程上具有極大的應(yīng)用前景。

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本文概述了光纖bragg光柵傳感器(fbg)的組成、原理、類型及特點(diǎn),介紹了目前光纖bragg光柵傳感器在國外橋梁工程中的研究及應(yīng)用情況以及國內(nèi)應(yīng)用實(shí)例,并分析了現(xiàn)有應(yīng)用的不足之處,指出了光纖bragg光柵傳感器在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的發(fā)展方向。

采用耦合波理論分析了光纖光柵對(duì)光的反射機(jī)理及其傳感原理,提出了光纖光柵在溫度測(cè)量和位移測(cè)量中的應(yīng)用方案,給出了實(shí)驗(yàn)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.

光纖光柵應(yīng)變傳感器在測(cè)量過程中存在溫度和應(yīng)變交叉影響的問題,且溫度對(duì)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果影響較大。為獲得精確的應(yīng)力測(cè)量結(jié)果,必須大幅度減少或消除溫度的影響。目前參考光柵法或溫度測(cè)量系數(shù)修正法,難獲得理想的結(jié)果。文中提出以截面對(duì)稱的懸臂梁結(jié)構(gòu)作為敏感元件,利用其上下表面拉壓異號(hào)等應(yīng)變和溫度變化同應(yīng)變的原理,通過在懸臂梁上下表面對(duì)稱粘貼兩根光纖光柵,利用結(jié)果差來消除溫度影響,并提高測(cè)量靈敏度。文中對(duì)此種溫度自補(bǔ)償新型光纖光柵應(yīng)變傳感器的傳感性能進(jìn)行了研究,并將此類傳感器安裝在拉索的錨具上進(jìn)行索力測(cè)量。研究結(jié)果表明:研制的光纖光柵應(yīng)變傳感器,能大幅度降低溫度的影響,達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康?將此類傳感器用于索力測(cè)量,具有較高的精度及靈敏度,能滿足工程應(yīng)用的實(shí)際需要。

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(cè)量精密度高,抗電磁干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。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(yùn)用,并分析光纖光柵傳感器在實(shí)際工程應(yīng)用中的一些瓶頸之處,且提出了相關(guān)的看法。