光纤光栅监测缠绕复合材料与铝板界面固化应变

光纤传感、光纤光栅、光纤光栅传感 光纤传感技术由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质，而且光波在光纤 中的传播时表征光波的特征参量（振幅、相位、偏振态、波长等）因外界因素 （如温度、压力、磁场、电场、位移等）的作用而间接或直接地发生变化，从 而可将光纤用作传感器元件来探测各种待测量（物理量、化学量和生物量）， 这就是光纤传感器的基本原理。光纤传感技术的分类光纤传感器可以分为传 感型（本征型）和传光型（非本征型）两大类。利用外界因素改变光纤中光的 特征参量，从而对外界因素进行计量和数据传输的，称为传感型光纤传感器， 它具有传感合一的特点，信息的获取和传输都在光纤之中。传光型光纤传感器 是指利用其它敏感元件测得的特征量，由光纤进行数据传输，它的特点是充分 利用现有的传感器，便于推广应用。这两类光纤传感器都可再分成光强调制、 相位调制、偏振态调制和波长调制等几种形式。光纤传感器的特点1、

针对缆索局部埋植传感器测试索力的特殊要求,特制光纤光栅应变传感器,传感器封装保证光纤光栅植入缆索的成活率,减敏结构设计保证缆索索力测试的大应力监测要求。针对应变传感器与钢丝的2种连接方式,即传统的结构胶连接和特制的抱箍机械连接方式进行了张拉性能测试。由标定的传感器力敏系数可知,在钢丝产生5000×10-6的应变变化下,光纤光栅实际中心波长变化不超过2900pm,达到了减敏效果,传感器可以满足大索力长期测试要求。

摘要 地下工程施工对周围环境包括地面临近建筑物、道路、和既有地 下工程的影响是地下空间开开发利用所面临的关键问题。为确保施工 安全，对地下工程的安全和稳定状态进行监测、评估和预测以趋利避 害，已成为地下工程发展的迫切要求。地下工程监测目前广泛采用的 常规监测技术和传统电传感器采集数据的方法不仅监测范围小、效率 低，且有限的测点难以反映目标系统的整体情况；同时，监测数据 容易受到外界环境中各类不利因素的影响，无法保证数据的准确性 与长期稳定光纤bragg光栅(fbg)是20世纪90年代发展起来的一种 新型全光纤无源器件利用其可制成多种传感器，如温度、应变、应力、 压强等传感器。近年来，fbg传感技术以其独特优势逐渐应用于结 构、岩土等领域，但多为长期健康监测，其在施工过程的应用罕见。 本文通过室内试验分fbg传感器的优势,并通过实际隧道工程施工的 应

光纤光栅剖析

光纤光栅传感器光纤光栅传感器

目前,水利水电工程中的长隧洞越来越多,传统的差动电阻式和振弦式等监测仪器已很难满足长隧洞监测的需要。结合牛栏江-滇池补水工程,介绍了光纤光栅仪器在长隧洞监测中的应用,结果表明光纤光栅仪器能满足长隧洞监测的需要。

基于labview的光纤光栅传感监测软件 摘要：基于labview的光纤光栅传感监测软件，可 以实现数据采集、存储、显示和报警等功能。该软件界面清 晰易懂、使用方便、功能扩展性强、运行稳定，可以在安全 监测方面发挥重要的作用，同时推进了光纤光栅传感器在生 活中的应用。 关键词：光纤光栅传感器；虚拟仪器；数据库 中图分类号：tp311文献标识码：a 随着技术的发展，光纤光栅传感器广泛地应用在各个领 域，如电力电网、桥梁隧道、石油化工、航空航天，实现了 高精度、远距离、分布式和长期性监测的技术要求。本文针 对光纤光栅传感系统，提出了一种基于虚拟仪器技术的监测 软件的设计与实现方法。为实际工程的管理提供了更加可靠 的技术保障，具有广阔的应用前景。 1光纤光栅传感技术 光纤光栅是利用紫外光改变光纤材料性质，在光纤上制 作成的一种光学无源器件，光纤光栅传感技术是利用测量环 境对光

本文简要概述了光纤光栅传感器的特点及航空航天复合材料的类型,详细介绍了光纤光栅在航空航天复合材料/结构健康监测中的应用和发展状况;指出目前存在的问题,并探讨了相应的对策;展望了基于该类传感器的健康监测技术在航空航天领域的应用前景。

分析了适用于动态应变测量的光纤光栅传感器所应满足的条件,并进行了相关实验。在实验的基础上,设计并制作了一种适用于工程化的光纤光栅动态应变传感器。对等强度水泥梁以及实际工程中的卢浦大桥等场合,用该光纤光栅应变传感器与传统的电阻应变片传感器进行了对比验证。实验结果表明,光纤光栅应变传感器具有很高的精度

针对光纤布拉格光栅(fbg)温度和应变的交叉敏感问题,设计了一种带熔点保偏光纤光栅(pmfbg)结构。该结构通过将2段保偏光纤带加大推进量熔接,形成中间凸起结构,然后在熔点位置写入光栅。文中首先采用熊猫保偏光纤设计制作了该结构,并搭建实验装置测试其在(0～2)n轴向应力作用下的反射光谱,发现pmfbg快轴和慢轴的反射谱均分裂成2个峰值,随着轴向应力的增加,反射谱整体产生红移,同时分裂的2个峰值强度的比值单调减小,且不受温度的影响。随后,采用有限元法分析了该结构的轴向应变分布,并基于传输矩阵法仿真分析了该pmfbg反射光谱随应力的变化特性,仿真与实验结果的一致性较好。证实可利用pmfbg反射光谱的峰值之比消除轴向应变与温度的交叉敏感性,实现轴向应变的测量。

将传感器集成于缆索内部,研发具有自感知能力的智能缆索是桥梁结构健康监测领域研究的前沿。特制光纤光栅应变传感器,将传感器局部布置于缆索内钢丝上,通过光纤光栅中心波长的变化测量钢丝的局部应变、进而获得缆索整体索力是实现智能缆索的有效方法。对特制的光纤光栅应变传感器与索内钢丝的连接固定方式进行了研究,在不破坏钢丝的前提下,研究了传统的胶粘结和特制的抱箍连接两种固定方式,通过张拉性能测试,两种连接结构均有效;通过疲劳性能测试,采用特制的抱箍结构连接是解决缆索内置应变传感器长期可靠性、稳定性测试的有效途径。

为了有效缩小光纤光栅尺寸,提高光电转换间的耦合效果。文章在基于光纤光栅的基本结构的基础上,给出了在光纤光栅中插入四、五层金属光栅的实现方法。该方法基于表面等离子体激元(surfaceplasmonpolaritons,spps)的光纤布拉格光栅,可以把原有的光纤光栅尺寸缩小一个量级,而且不增加光在光子器件中的损耗。仿真分析表明,spps在光传播过程中可起到能量补偿作用,并可产生增透现象。

提出了一种基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统。级联长周期光纤光栅作为边沿滤波器,利用它的一个线性区监测单个光纤布拉格光栅传感信号。该系统具有结构简单、价格低等优点,但易受光源抖动及系统其他不稳定因素等带来的系统噪声的影响。为消除系统噪声带来的不利影响,对该系统进行了改进。改进系统利用级联长周期光纤光栅的两个线性区同时监测两个光纤布拉格光栅传感信号。分别用原系统及其改进系统对温度进行监测,实验的温度测量范围为-70～-115°c。原系统的灵敏度为0.49mv/°c,温度分辨率为0.5°c;改进系统的灵敏度为0.86mv/°c,温度分辨率为0.3°c。实验结果表明改进系统能有效消除系统噪声,提高系统的精度。

某复合材料气瓶的缠绕工艺

采用三维各向异性弹性理论分析内压和轴向组合载荷下复合材料缠绕管道各缠绕层中的应力,模型考虑管壁厚度引起的拉剪耦合效应。引入hashin破坏准则研究复合材料缠绕管道的强度与铺层角度的关系。研究发现缠绕角度相同时内压引起的应力由里向外逐层增加,因此管道失效实际上由外层的应力控制。建议相邻层缠绕角度的递增量,以使各层应力状态更接近一致。

光纤光栅是理想的应力和温度传感元件。结合实验室器件,设计了一个利用光纤光栅监测应力以及温度的实验系统。通过实验验证了光纤光栅的基本特性,实现了应力及温度的监测。通过自行搭建的实验平台进行了实验分析,实验结果和理论分析吻合。

技 术 创 新 中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００６年第２２卷第４－１期 ３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》 传感器与仪器仪表 光纤ｂｒａｇｇ光栅传感网络实时监测与应变分析 ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｆｉｂｅｒｂａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｉｎｇｎｅｔｓａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｏｆｖａｒｉａ－ ｔｉｏｎｏｆｓｔｒａｉｎ （１．昆明理工大学；２．云南航天质量无损检测站）刘建平１赵永贵２孙宇２邱海涛１龙昊波１李川１ ｌｉｕ，ｊｉａｎｐｉｎｇｚｈａｏ，ｙｏｎｇｇｕｉｓｕｎ，ｙｕｑｉｕ，ｈａｉｔａｏｌｏｎｇ，ｈａｏｂｏｌｉ，ｃｈｕａｎ 摘要：作为一种绝对式传感器，波长调制式光纤ｂｒａｇｇ光栅传感器对应变的响应为０．９ｐｍ／

提出了一种由单个光纤光栅和一个光纤方向耦合器组成的新型全光纤反射器,推导出了当光栅为均匀bragg光栅、器件任意端口输入时,任何一端口的输出解析式。分析表明器件具有法布里-珀罗腔干涉仪的特点,耦合器的耦合比系数类似于法布里-珀罗腔的反射率,耦合比系数越大,输出光谱半高全宽度(fwhm)越窄,消光比越好。当耦合比系数大于0.8时,fwhm可以窄到0.02nm,消光比大于0.9。如果光栅是“强”耦合,器件具有均匀分布的多通道梳状输出特性;光栅为“弱”耦合时,则能实现fwhm小于0.02nm的单频输出。器件只需单个光栅,克服了制作两个完全相同光栅的困难。

介绍了一种利用光纤f-p滤波器解调的、可同时测量应变及温度两种参数的光纤光栅传感系统。将一个光纤光栅的长度分成相等的两部分,其中一部分的两端固定在一块钢板上,另一部分处于自由状态。根据这两部分光纤光栅对应变及温度的不同感应,实现对应变及温度的同时测量。可利用波分复用技术实现对分布式应变及温度的测量。应变、温度的测量分辨率分别可达1.3με及0.12℃。

报道了一种基于偏芯结构的双芯光纤制作的长周期光纤光栅,研究了在这种双芯光纤中写入相同结构的长周期光纤光栅的模式耦合特性,这种双芯结构能够将两个平行的长周期光纤光栅集成在一根光纤中。通过模拟计算发现在光纤圆周横截面不同方位进行曝光,可获得不同的光栅透射谱,通过利用co2激光脉冲曝光方法实现其制备,实验得出了采用单侧曝光方法在偏芯结构的双芯光纤上制备长周期光纤光栅的最佳写入方式。通过理论分析和实验的对比,结果表明,双芯长周期光纤光栅透射谱依赖于在双芯光纤圆周上的曝光方向。

将光纤光栅(fbg)封装入以超磁致伸缩材料(gmm)与永磁体构成的传感基座内形成系统核心传感部件,并将其放置于电流形成的磁场中,构成电流传感器。利用光纤迈克尔逊干涉仪(mi)对fbg波长的变化进行解调,从而获得被测交流电流信号。实验结果表明,检测幅值100a~2000a的交变电流时,该传感器对交变电流具有良好的线性响应。

利用光纤的应变与bragg波长的对应关系,分别得出了架空输电线悬点等高以及不等高条件下的输电线弧垂计算方法;提出了一种基于光纤布拉格光栅(fiberbragggrating,fbg)应变传感器的架空输电线弧垂实时监测方案,通过监测线路的应变值,可以获得线路的实时弧垂值。仿真计算结果表明,本方案可实时监测10m以上的弧垂变化,且能够支持16mm的弧垂测量精度,具有较高的工程应用价值。