光纖光柵傳感技術(shù)及其在石油工業(yè)中的應(yīng)用

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。

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.

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)?，稱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、

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。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

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。

隨著科技的進步,近幾年光纖傳感技術(shù)得到了飛速的發(fā)展,并將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的研究也有了快速穩(wěn)定的發(fā)展。由于光纖光柵傳感器因其自身諸多優(yōu)點,非常適合在極端情況下對于飛行器結(jié)構(gòu)各種參量的測量。本文首先分析航空航天領(lǐng)域內(nèi)對于飛行器結(jié)構(gòu)測量的實際需求,提出將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,其次介紹了光纖傳感的原理,后分類討論了將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用在不同的場景,最后對光纖傳感技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用前景進行展望。

本文在光纖bragg光柵理論研究基礎(chǔ)上,結(jié)合理論計算,著重對光纖傳感技術(shù)在特大跨橋梁施工監(jiān)測中的應(yīng)用進行了系統(tǒng)的研究,論證了光纖光柵用于大型橋梁施工監(jiān)測的優(yōu)越性,具有廣闊的應(yīng)用前景。

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.

分析了國內(nèi)現(xiàn)有的隧道火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀,介紹了光纖光柵傳感技術(shù)的原理,闡述了這一新技術(shù)在工程應(yīng)用中的優(yōu)點,并提出了基于光纖光柵感溫探測器的隧道火災(zāi)報警監(jiān)測系統(tǒng),并結(jié)合工程實例介紹了該系統(tǒng)在隧道火災(zāi)監(jiān)控中的應(yīng)用。

高速鐵路列車運行速度快,行車密度大,對直接承載列車運行的軌道結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格的要求。采用光纖光柵傳感技術(shù)對軌道結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)進行實時在線監(jiān)測,并根據(jù)關(guān)鍵位置可能發(fā)生的破壞建立預(yù)警應(yīng)對系統(tǒng),有助于運營維護部門及時發(fā)現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)存在的問題,通過采取相應(yīng)措施確保線路運營的安全性和平穩(wěn)性。本文結(jié)合目前已在國內(nèi)運營高鐵線路上實施的監(jiān)測案例,對光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用在高速鐵路軌道狀態(tài)監(jiān)測中的方法、優(yōu)點以及存在的問題進行探討,并提出相應(yīng)的優(yōu)化改進措施,為高速鐵路軌道狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展提供實踐依據(jù)。

隨著科技的進步,近幾年光纖傳感技術(shù)得到了飛速的發(fā)展,并將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的研究也有了快速穩(wěn)定的發(fā)展.由于光纖光柵傳感器因其自身諸多優(yōu)點,非常適合在極端情況下對于飛行器結(jié)構(gòu)各種參量的測量.本文首先分析航空航天領(lǐng)域內(nèi)對于飛行器結(jié)構(gòu)測量的實際需求,提出將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,其次介紹了光纖傳感的原理,后分類討論了將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用在不同的場景,最后對光纖傳感技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用前景進行展望.

為了滿足橋梁頂推法施工監(jiān)控的復(fù)雜要求,分析了光纖光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和原理;研究了應(yīng)變和溫度交叉敏感以及波長解調(diào)等光纖bragg光柵(fbg)傳感技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。根據(jù)對橋墩受力變形的分析,結(jié)合實例設(shè)計了傳感器參數(shù)。將虛擬儀器與fbg傳感器相結(jié)合,可以利用虛擬儀器技術(shù)在信號采集、分析、存儲和傳輸?shù)确矫娴膬?yōu)勢,實現(xiàn)光纖光柵解調(diào)與施工監(jiān)控于一體,保證了施工安全和橋梁質(zhì)量。

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。

隧道火災(zāi)自動探測報警系統(tǒng)是隧道監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分之一,是保證公路隧道安全運營,減少公路隧道發(fā)生火災(zāi)時人員傷亡與財產(chǎn)損失的重要手段。其作用是實時探測隧道環(huán)境溫度并迅速、可靠地發(fā)現(xiàn)和通報火情?？煽啃耘c誤報率是火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)備的兩大基本要素。本文分析了國內(nèi)現(xiàn)有的隧道火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀,介紹了光纖光柵傳感技術(shù)的原理,闡述了這一新技術(shù)在工程應(yīng)用中的優(yōu)點,體現(xiàn)了和諧、環(huán)保、節(jié)約的設(shè)計理念,并提出了基于光纖光柵感溫探測器的隧道火災(zāi)報警監(jiān)測系統(tǒng),并結(jié)合工程實例介紹了該系統(tǒng)在隧道火災(zāi)監(jiān)控中的應(yīng)用。

光纖光柵傳感技術(shù)作為工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測的一種全新方法,因其具有較高的性價比而備受青睞;以橋梁靜載試驗為例,詳細(xì)介紹了光纖光柵傳感原理和布設(shè)工藝;根據(jù)靜載試驗得出的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)對橋梁健康狀況加以分析表明:光纖光柵傳感技術(shù)性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)能較好反映出實橋在荷載作用下的健康狀況。

橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測工作中,為促進監(jiān)測水平提高,應(yīng)該結(jié)合實際工作需要,采取有效的技術(shù)措施,嚴(yán)格遵循工作流程,促進監(jiān)測水平提高。提出了橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的影響因素,指出了橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的常見方法,分析了光纖光柵傳感技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測應(yīng)用存在的不足,并提出改進和完善對策。

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、

詳細(xì)論述了光纖布拉格光柵的傳感機制和光纖光柵溫度傳感及其感溫火災(zāi)報警工作原理,以及感溫光纖光柵報警器在油庫原油儲罐消防報警中的應(yīng)用。

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。

采用光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng),通過準(zhǔn)分布方式對某81m跨度預(yù)應(yīng)力柱面網(wǎng)殼干煤棚結(jié)構(gòu)的累積滑移法施工中的結(jié)構(gòu)受力進行全程監(jiān)控,確保了施工安全,并探討光纖光柵傳感器系統(tǒng)在施工監(jiān)測中的應(yīng)用。