雙懸梁光纖布拉格光柵低頻加速度傳感器

提出了一種基于fpga與dsp平臺(tái)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(zhǎng)的偏移,通過(guò)數(shù)據(jù)采集、過(guò)濾雜波、信號(hào)波峰檢測(cè)、高斯曲線擬合以及加權(quán)波長(zhǎng)計(jì)算等關(guān)鍵步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù),進(jìn)而完成溫度、應(yīng)變、壓力或位移等對(duì)象的在線測(cè)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(zhǎng)解調(diào)精度與分辨率較高。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期測(cè)試,系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

分布式光纖光柵加速度傳感技術(shù)對(duì)微弱振動(dòng)測(cè)量分析及其故障診斷具有重要的實(shí)用價(jià)值。采用副載波調(diào)頻、波分復(fù)用技術(shù)提出了一種分布式光纖布喇格光柵加速度測(cè)量系統(tǒng),并進(jìn)行了基于雙光纖布喇格光柵的加速度傳感探頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。該傳感探頭具有尺寸小,質(zhì)量輕,不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),有較高的測(cè)量靈敏度和分辨率,而且能自動(dòng)消除溫度噪聲和相位噪聲的影響。

設(shè)計(jì)了一種基于雙光纖布拉格光柵的新型流速傳感器,它包括雙光纖光柵壓強(qiáng)傳感機(jī)構(gòu)和文丘里管。導(dǎo)出了雙光纖布拉格光柵的波長(zhǎng)漂移差與流速的關(guān)系。壓強(qiáng)傳感機(jī)構(gòu)中的密閉鋁箔管橫截面兩邊的壓力差導(dǎo)致等腰三角形懸臂梁變形,從而導(dǎo)致安裝在懸臂梁兩邊的光纖布拉格光柵的布拉格波長(zhǎng)漂移。通過(guò)檢測(cè)兩個(gè)布拉格光柵的波長(zhǎng)漂移差,得到被測(cè)流體的流速。雙光纖布拉格光柵通過(guò)補(bǔ)償溫度效應(yīng),解決了光纖布拉格光柵傳感器的交叉敏感問(wèn)題。該流速傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍為8～200mm/s。實(shí)驗(yàn)表明,雙光纖布拉格光柵的中心波長(zhǎng)隨流速的增加分別向長(zhǎng)波和短波方向漂移,而帶寬幾乎不變,實(shí)驗(yàn)和理論符合得較好,該設(shè)計(jì)方案是切實(shí)可行的。

tg-3型加速度傳感器 產(chǎn)地：中國(guó)重慶 關(guān)鍵詞：振動(dòng)加速度加速度測(cè)量三維三軸加速度計(jì) 應(yīng)用：機(jī)械振動(dòng)測(cè)試，動(dòng)平衡測(cè)試，振動(dòng)位移測(cè)試，地震波測(cè)試，結(jié)構(gòu)完整性測(cè)試，彈性波測(cè)試等 標(biāo)準(zhǔn)配置：傳感器壹只，磁座，配2米線纜及航空接頭 tg-3型三軸振動(dòng)加速度傳感器是一款尺寸精巧、性價(jià)比高、以電壓輸出且無(wú)直流偏置的加速度傳感器， 廣泛應(yīng)用在姿態(tài)矯正，慣性導(dǎo)航，機(jī)械振動(dòng)測(cè)試、接觸式位移測(cè)試、地質(zhì)勘探、地震波測(cè)量、旋轉(zhuǎn)電機(jī)偏 擺檢測(cè)等多個(gè)測(cè)試控制領(lǐng)域。該款傳感器具有體積小、安裝簡(jiǎn)便、測(cè)量精度高、一致性好、抗干擾等特點(diǎn)， 能滿足用戶多樣化的要求。該系列傳感器另有防水型可選；結(jié)構(gòu)尺寸、安裝方式、線纜、接頭等可按用戶 要求訂制。 使用保養(yǎng)注意事項(xiàng)： 1、禁止使用非本公司配置的信號(hào)調(diào)理模塊； 2、安裝時(shí)，應(yīng)小心接插，注意線孔的位置，禁止用力過(guò)猛造成插針的彎折； 3、如遇高腐蝕環(huán)

提出了基于可調(diào)激光器和聲光脈沖調(diào)制的光纖布拉格光柵(fbg)傳感系統(tǒng),同時(shí)利用摻鉺光纖放大器(edfa)和拉曼放大相結(jié)合的放大方案大幅度提高了光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的傳輸距離,達(dá)到了300km的超長(zhǎng)距離傳感。該系統(tǒng)通過(guò)前端的edfa和末端的拉曼泵浦光源來(lái)補(bǔ)償光纖布拉格光柵反射的光功率。系統(tǒng)在低于275km長(zhǎng)度時(shí)獲得了大于15db的優(yōu)良信噪比;在300km處獲得了4db的信噪比,以及明顯的反射信號(hào)。系統(tǒng)在100,200,250,300km處的靜態(tài)應(yīng)變實(shí)驗(yàn)中,線性度均達(dá)到了0.999以上。系統(tǒng)可望在鐵道、輸油(氣)管道、海岸線等的超長(zhǎng)距離遙測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。

介紹了光纖布拉格光柵傳感器測(cè)溫的基本原理以及一些布拉格光纖的封裝方法,在此基礎(chǔ)之上探討了一種新型的布拉格光纖光柵的封裝方法即用鋼條對(duì)布拉格光纖光柵進(jìn)行封裝,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)祼光柵和封裝后光柵的溫度特性進(jìn)行了研究.實(shí)驗(yàn)采用了恒溫水浴裝置,在25℃至70℃溫度范圍使用了中心波長(zhǎng)為1530.5nm的光纖布拉格光柵進(jìn)行測(cè)量.先進(jìn)行了祼光柵的測(cè)量,在光柵封裝之后又進(jìn)行了測(cè)量.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,光纖光柵在封裝之后溫度靈敏度為裸光柵的2.5倍.其線性擬合度達(dá)到0.996.

對(duì)采用光纖布拉格光柵(fbg)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)某飛機(jī)機(jī)翼盒段外加載荷位置信息進(jìn)行了研究。研究了fbg傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器失效對(duì)外加載荷位置識(shí)別精度的影響程度;針對(duì)傳統(tǒng)fbg傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可靠性低的缺點(diǎn),引入光開(kāi)關(guān),設(shè)計(jì)了一種具有更高可靠性的傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并對(duì)這兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,新傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性明顯高于傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性。單個(gè)傳感器的失效概率不同,兩種傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性差別也不同;當(dāng)單個(gè)元器件的失效概率在0.001~0.01之間變動(dòng)時(shí),若系統(tǒng)允許外加載荷位置識(shí)別誤差在5mm內(nèi),則新傳感器網(wǎng)絡(luò)的失效率降為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)失效率的50%;若系統(tǒng)允許外加載荷位置識(shí)別誤差在10mm內(nèi),則新傳感器網(wǎng)絡(luò)的失效率至少降低為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)失效率的12.5%。

在對(duì)光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感原理分析的基礎(chǔ)上,提出了一種易實(shí)用化的,能夠?qū)崿F(xiàn)武器彈丸炮口初速測(cè)試的方法,介紹了系統(tǒng)的基本組成,對(duì)光柵布拉格傳感器彈丸炮口速度測(cè)試原理和方法進(jìn)行了分析.和傳統(tǒng)的測(cè)試方法比較,該測(cè)試方法能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)測(cè)量火炮發(fā)射時(shí)每發(fā)彈丸的炮口初速,可以用于彈藥可編程引信的實(shí)時(shí)裝定,提高空爆彈藥的殺傷力,也可以用于對(duì)火炮身管壽命的分析.

光纖傳感器作為一種線性的測(cè)試儀器,應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域時(shí),較傳統(tǒng)傳感器有更多的優(yōu)越性和更加廣泛的應(yīng)用前景。介紹了光纖bragg傳感器的工作原理及應(yīng)用,并通過(guò)混凝土試件的加載試驗(yàn),對(duì)fbg應(yīng)變傳感器和電阻應(yīng)變計(jì)量測(cè)混凝土的應(yīng)變測(cè)量進(jìn)行了比較。提出準(zhǔn)分布式光纖光柵傳感器在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)室中將得到更加廣泛的應(yīng)用。

基于光纖布拉格光柵傳感器的基本原理,對(duì)在土木工程中的應(yīng)用作了詳細(xì)的闡述;為進(jìn)一步了解其性能,對(duì)布拉格光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行了抗電磁干擾、抗零飄、重復(fù)性等性能進(jìn)行測(cè)試,并與傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變片做了對(duì)比,顯示了令人滿意的效果,為工程健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用指出了廣闊的前景。

基于光纖布拉格光柵傳感模型,提出了一種懸臂梁與波登管相結(jié)合的光纖光柵壓強(qiáng)傳感器的組合設(shè)計(jì),推導(dǎo)了光纖布拉格光柵中心波長(zhǎng)偏移量與壓強(qiáng)之間的解析關(guān)系式。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,壓強(qiáng)調(diào)諧光纖布拉格波長(zhǎng)的靈敏度系數(shù)的理論值與實(shí)驗(yàn)值分別為0.2246nm/mpa、0.2218nm/mpa,在0~6mpa測(cè)壓范圍內(nèi),調(diào)諧范圍為1.35nm.

根據(jù)彈性力學(xué)和邊界條件,得出了光纖布拉格光柵(fbg)傳感器應(yīng)變測(cè)量值與基體材料實(shí)際應(yīng)變的關(guān)系方程。通過(guò)裸光柵直埋基體材料界面?zhèn)鬟f的特征系數(shù),可表征和計(jì)算fbg檢測(cè)應(yīng)變與測(cè)點(diǎn)實(shí)際應(yīng)變的誤差及修正系數(shù)。并對(duì)固化于cfrp的fbg變傳感特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:fbgbragg波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)變表現(xiàn)出很好的線性和重復(fù)性。用電阻應(yīng)變儀對(duì)fbg傳感器應(yīng)變傳感特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比標(biāo)定,得出了表征fbg性能的應(yīng)變傳感靈敏系數(shù)。fbg傳感器具有優(yōu)異的應(yīng)變傳感特性,為先進(jìn)智能復(fù)合材料的研發(fā)與應(yīng)用提供了依據(jù)。

研制了一種金屬環(huán)封裝的單柱體芯軸式光纖布拉格光柵(fbg)振動(dòng)傳感器,搭建了基于非平衡邁克耳遜干涉儀相位載波調(diào)制(pgc)解調(diào)技術(shù)的fbg振動(dòng)傳感器解調(diào)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了低頻振動(dòng)信號(hào)的高精度實(shí)時(shí)解調(diào),并分析了各參數(shù)對(duì)傳感器諧振頻率和靈敏度等特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,研制的fbg振動(dòng)傳感器諧振頻率為388hz,在10～200hz頻率范圍內(nèi),傳感器的加速度靈敏度約為81pm/g,且加速度響應(yīng)平坦,起伏小于1db,與理論分析結(jié)果基本一致。研制的振動(dòng)傳感器可實(shí)現(xiàn)200hz以下低頻振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè),解調(diào)系統(tǒng)的波長(zhǎng)檢測(cè)精度為1.07×10-3pm,最小可檢測(cè)加速度為1.3×10-5g。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

闡述了光纖布拉格光柵的幾種解調(diào)方法及實(shí)驗(yàn)原理框圖,并介紹了各種解調(diào)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

采用數(shù)值模擬的方法研究了光纖布拉格光柵(fbg)的非線性雙穩(wěn)開(kāi)關(guān)特性。從耦合模理論出發(fā),利用jacobi橢圓函數(shù)法得到了3種不同的解,首先對(duì)3種解下的非線性雙穩(wěn)開(kāi)關(guān)特性分別進(jìn)行比較,然后針對(duì)各個(gè)解下的影響開(kāi)關(guān)特性的失諧量、耦合系數(shù)和光柵長(zhǎng)度等參數(shù)進(jìn)行分析,研究結(jié)果對(duì)于分析和構(gòu)建非線性雙穩(wěn)fbg光開(kāi)關(guān)具有一定的意義。

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采用雙簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種光纖光柵加速度傳感探頭,探頭彈性系統(tǒng)由雙簡(jiǎn)支梁、雙光纖光柵、質(zhì)量塊等組成。采用差動(dòng)補(bǔ)償法解決了光纖光柵傳感器溫度與應(yīng)變交叉敏感問(wèn)題。該探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,線性度好,一階諧振頻率達(dá)到525hz,不受電磁干擾,不受光路功率波動(dòng)和相位噪聲影響,且測(cè)量靈敏度是單光纖光柵傳感器的2倍。

提出了一種基于級(jí)聯(lián)長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)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(jiǎn)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(lái)的系統(tǒng)噪聲的影響。為消除系統(tǒng)噪聲帶來(lái)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(zhǎng)周期光纖光柵的兩個(gè)線性區(qū)同時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè),實(shí)驗(yàn)的溫度測(cè)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。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,汽車、工業(yè)自動(dòng)化、宇航、導(dǎo)彈等領(lǐng)域?qū)铀俣葌鞲衅魈岢隽宋⑿突?、高性能等要求。但?目前正在采用的幾種網(wǎng)絡(luò)傳感器存在一些不足:①傳輸距離有限;②與pc機(jī)進(jìn)行串行通信,一臺(tái)pc機(jī)最多可掛接此類傳感器的數(shù)量受到限制;③布線復(fù)雜。為此,許多大公司都紛紛推出了現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),雖然極大的方便了工業(yè)測(cè)控,但是這些現(xiàn)場(chǎng)總線的開(kāi)放性及兼容性受到了限制。本文在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于以太網(wǎng)的加速度傳感器模塊。

根據(jù)光纖布喇格光柵的光學(xué)傳感原理,提出了一種基于懸臂梁及金屬?gòu)椥阅て墓饫w布喇格光柵沉降傳感器結(jié)構(gòu),對(duì)其傳感特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)通過(guò)產(chǎn)生水的液位差來(lái)模擬地基沉降,分析結(jié)果顯示,光纖布喇格光柵中心反射波長(zhǎng)漂移對(duì)液位差呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,線性度高于0.999,靈敏度可達(dá)-2.11pm/mm.通過(guò)改變懸臂梁厚度和有效長(zhǎng)度,可以對(duì)傳感器測(cè)量范圍和靈敏度進(jìn)行調(diào)整,以滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合.綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該傳感器在橋梁、鐵路地基等沉降監(jiān)測(cè)方面具有重要意義.

基于光纖光柵傳感技術(shù),采用光纖光柵應(yīng)變計(jì)、光纖光柵溫度計(jì)、光纖光柵位移計(jì)對(duì)一座既有預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板橋的靜、動(dòng)載試驗(yàn)進(jìn)行了測(cè)試;對(duì)比分析了傳統(tǒng)傳感技術(shù)與光纖光柵傳感技術(shù)的測(cè)試結(jié)果。結(jié)果表明:傳統(tǒng)傳感器和光纖傳感器實(shí)橋測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果均能吻合,均能夠反映出橋梁的實(shí)際受力狀態(tài);且光纖光柵傳感器可以真實(shí)反映加載的整個(gè)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)加載過(guò)程的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)控。