光纤光栅水位传感器的理论模拟与实验

光纤光栅传感器的应用 一、光纤光栅传感器的优势 与传统的传感器相比,光纤bragg光栅传感器具有自己独特的优点: (1)传感头结构简单、体积小、重量轻、外形可变,适合埋入大型结构中, 可测量结构内部的应力、应变及结构损伤等,稳定性、重复性好; (2)与光纤之间存在天然的兼容性,易与光纤连接、低损耗、光谱特性 好、可靠性高; (3)具有非传导性,对被测介质影响小,又具有抗腐蚀、抗电磁干扰的特 点,适合在恶劣环境中工作; (4)轻巧柔软,可以在一根光纤中写入多个光栅,构成传感阵列,与波分 复用和时分复用系统相结合,实现分布式传感; (5)测量信息是波长编码的,所以,光纤光栅传感器不受光源的光强波 动、光纤连接及耦合损耗、以及光波偏振态的变化等因素的影响,有较强的抗 干扰能力; (6)高灵敏度、高分

基于压电陶瓷的光纤光栅传感器的设计。主要方法是利用改变压电陶瓷的相关封装的新结构,再结合光纤光栅而制成的电压传感器。由实验结果得出:在0～160v的电压范围内,中心波长的变化与该传感器两端的电压的改变有很好的线性关系,线性拟合度可达0.99,线性调谐的波长范围约为1.6nm。

本文通过对光纤结构及原理的了解,解释了光纤中光波传播的主要特点。在了解了光纤光栅传感器构造及工作原理的同时,以钢板-混凝土结构材料为实验模型,利用光纤光栅传感器作为检测仪器,通过在钢板-混凝土材料构成的桥面上布置不同数量和种类的fbg,同时认为施加不同载荷,观察fbg的检测结果和检测数据。实验证明,光纤光栅传感器对于钢板-混凝土组成的结构进行的无损检测,其安全系数和检测效率较其他无损检测技术具有明显的优势。

光纤光栅传感器介绍

光纤光栅位移传感器

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。

采用耦合波理论分析了光纤光栅对光的反射机理及其传感原理,提出了光纤光栅在温度测量和位移测量中的应用方案,给出了实验结果,展望了光纤光栅在光纤传感和光纤通信方面的应用前景.

光纤光栅传感器是20世纪90年代光纤传感器领域最主要的发明,它是一种光纤无源器件,具有可靠性好,测量精密度高,抗电磁干扰强等特点。光纤光栅的发明,在光纤传感领域引起了革命性的变化,突显出它在信息领域的重要地位。本文着重介绍了光纤光栅的发展过程、光纤光栅传感器的原理、以及在传感方面的现状和运用,并分析光纤光栅传感器在实际工程应用中的一些瓶颈之处,且提出了相关的看法。

光纤光栅传感器是20世纪90年代光纤传感器领域最主要的发明,它是一种光纤无源器件,具有可靠性好,测量精密度高,抗电磁干扰强等特点。光纤光栅的发明,在光纤传感领域引起了革命性的变化,突显出它在信息领域的重要地位。本文着重介绍了光纤光栅的发展过程、光纤光栅传感器的原理、以及在传感方面的现状和运用,并分析光纤光栅传感器在实际工程应用中的一些瓶颈之处,且提出了相关的看法。

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、

根据光纤布拉格光栅(fbg)传感模型,提出了一种基于e型膜片和悬臂梁组合的fbg液位传感结构,建立了fbg反射中心波长随液面高度变化的数学模型。在0～100cm的测量范围内进行了实验研究,结果表明,液位对fbg反射中心波长调谐的最大漂移量为1.316nm,线性拟合度大于0.999,灵敏度为13.1pm/cm,与理论计算值(13.8pm/cm)比较,存在5.1%的相对误差。通过对理论模型的分析,改变e型圆膜片和悬臂梁的有关参数,可实现对传感器的灵敏度和量程的调整,使之更加实用化。

设计了一种波纹管为衬底的光纤光栅(fbg)液位传感头,提出用参考光栅补偿温度变化对fbg测量压力影响的方法。在3～30cm的液位范围内,测试了传感器的特性,给出温度补偿后液位引起波长漂移的实验曲线。结果表明,传感器液位灵敏度为-0.0553nm/cm。传感头采用ni基合金作为机敏封装元件,具有抗腐蚀、耐疲劳的优点,适用于储油罐等恶劣环境下使用。

基于碳纳米管涂覆的倾斜光纤光栅是一种理想的低成本热线式风力传感器,其可以用来进行风力的实验测量。针对输入倾斜光纤光栅的不同功率以及碳纳米管涂覆厚度这两方面,设计不同的风力实验设计与测量,并获得中心波长与风力变化的最终关系。通过对实验结果曲线进行分析,得到实验结论:在适当范围内,激光功率越高,涂覆厚度越厚,灵敏度越高,风力传感实验效果越好。通过实验,使学生了解基于光纤的新型热线式风力传感的工作原理,将理论与实践相结合,激发学生对光纤传感前沿应用的兴趣和积极性。

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。

本文提出了一种新型的光纤光栅海洋监测传感器,可以实现温度和压力的同时测量,且排除温度对压力测量的影响.传感器采用的弹性膜片结构,压力测量光纤直接与膜片连接,膜片在压力作用下产生轴向位移,进而拉动压力测量光纤以实现压力传感;温度测量光纤单独固定,采用的进水腔结构,在保证光纤免受海水冲击的情况下直接与海水接触,实现快速测温,同时实现温度补偿.

光纤光栅传感器的研究与应用 0引言近年来。随着光纤通信技术向着超高速、大容量通信系统的方向 发展，以及逐步向全光网络的演进．在光通信迅猛发展的带动下，光纤光栅已 成为发展最为迅速的光纤无光源器件之一。光纤在紫外光强激光照射下，利用 光纤纤芯的光敏感特性．光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化。 这样，在光纤轴向上就会形成周期性的折射率波动，即为光纤光栅。由于光纤 光栅具有高灵敏度、低损耗、易制作、性能稳定可靠、易与系统及其它光纤器 件连接等优点，因而在光通信、光纤传感等领域得到了广泛应用。为此。本文 从光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅等光纤光栅的原理出发，综述了光纤布拉 格光栅对温度、应变同时测量技术的应用。1光纤传感器的工作原理1．1光 纤光栅传感器的结构光纤布拉格光栅fbg于1978年发明问世。它利用硅光 纤的紫外光敏性写入光纤芯内，从而在光纤上形成周期性的光

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。

(完整版)光纤光栅传感器的应用

通过将光纤光栅固定在悬臂梁的上下表面,提出一种基于光栅的应力传感器,这种传感器首次提出将光栅通过预紧的方式将其两端粘贴在悬臂梁上,可以有效遏制因光栅应变不均而产生的反射峰啁啾变化,同时能提供温度补偿。通过实验证明了这种传感光栅反射峰的波长变化随应力的增加呈良好线性关系。增加了反射峰之间的距离变化,可达0.65nm。同时分辨力也有所提高,达到满量程的1%。

根据裸光纤光栅(fbg)对应变的灵敏度远高于对压力的灵敏度这一特点,设计了一种基于等强度梁结构的fbg冰力传感器,并可以通过调节封装构件的尺寸调节其测量压力的灵敏度系数。对传感器的标定结果显示,这种fbg冰力传感器的线性相关度良好,实测的灵敏度系数与理论值一致。该种传感器在冰激桥墩振动模型试验中得到了应用,成功监测了桥墩在不同冰速撞击下受到的冰力。实验表明,这种fbg传感器灵敏度高、可靠性好、对结构自身的影响很小,可直接测量冰的撞击力,适合于模型实验中的冰力监测。

作为性能优良的敏感元件,均匀光纤布拉格光栅、啁啾光纤布拉格光栅等多种传感器已经有了更多的应用领域。通过光纤布拉格光栅内部写入、干涉法侧面写入、相位模版法写入等制作技术的原理说明和对比评介,通过光纤光栅传感器对所在环境的应变、应力、温度变化和动态磁场的感应原理分析,以及对光纤光栅传感器在复合材料、电力系统、石油天然气井和建筑结构中的应用工程的综述,阐明了这一类传感器件在单参数传感测量,特别是多参数传感测量中还有很大的发展空间,值得进一步研究。