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Design optimization of a sensitivity-enhanced tilt sensor based on femtosecond fiber bragg grating
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作者 Nutsuglo Theophilus GUO Yong-xing +3 位作者 ZHOU Wan-huan YU Hai-sheng REN Ru-hua SHEN Shun-an 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第4期908-920,共13页
Aiming at the requirement for high-precision tilt monitoring in the field of structural health monitoring(SHM),this paper proposes a sensitivity-enhanced tilt sensor based on a femtosecond fiber Bragg grating(FBG).Fir... Aiming at the requirement for high-precision tilt monitoring in the field of structural health monitoring(SHM),this paper proposes a sensitivity-enhanced tilt sensor based on a femtosecond fiber Bragg grating(FBG).Firstly,structural design of the tilt sensor was conducted based on static mechanics principles.By positioning the FBG away from the beam’s neutral axis,linear strain enhancement in the FBG was achieved,thereby improving sensor sensitivity.The relationship between FBG strain,applied force,and the offset distance from the neutral axis was established,determining the optimal distance corresponding to maximum strain.Based on this optimization scheme,a prototype of the tilt sensor was designed,fabricated,and experimentally tested.Experimental results show that the FBG offset distance yielding maximum sensitivity is 4.4 mm.Within a tilt angle range of−30°to 30°,the sensor achieved a sensitivity of 129.95 pm/°and a linearity of 0.9997.Compared to conventional FBG-based tilt sensors,both sensitivity and linearity were significantly improved.Furthermore,the sensor demonstrated excellent repeatability(error<0.94%),creep resistance(error<0.30%),and temperature stability(error<0.90%).These results demonstrate the sensor’s excellent potential for SHM applications.The sensor has been successfully deployed in an underground pipeline project,conducting long-term monitoring of tilt and deformation in the steel support structures,further proving its value for engineering safety monitoring. 展开更多
关键词 fiber bragg grating tilt sensor sensitivity-enhanced femtosecond FBG
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Application of fiber Bragg grating sensor network in aluminum reduction tank shell temperature monitoring 被引量:5
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作者 姜明顺 隋青美 +2 位作者 苗飞 贾磊 彭蓬 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第4期924-930,共7页
A fiber Bragg grating temperature sensor network was designed to implement the real-time health monitoring of the aluminum reduction cell. The heat transfer process was simulated using software ANSYS, and an on-line s... A fiber Bragg grating temperature sensor network was designed to implement the real-time health monitoring of the aluminum reduction cell. The heat transfer process was simulated using software ANSYS, and an on-line shell monitoring system was established based on optical sensing technology. According to aluminum reduction cell heat transfer theory, the 2D slice finite element model was developed. The relationship between shell temperature and cell status was discussed. Fiber Bragg grating (FBG) was chosen as the temperature sensor in light of its unique advantages. The accuracy of designed FBG temperature sensors exceeds 2 ~C, and good repeatability was exhibited. An interrogation system with 104 sensors based on VPG (volume phase grating) filter was established. Through the long-term monitoring on running state, the status of the aluminum reduction cell, including security and fatigue life could be acquired and estimated exactly. The obtained results provide the foundation for the production status monitoring and fault diagnosis. Long-term test results show good stability and repeatability which are compatible with electrolysis process. 展开更多
关键词 aluminum reduction cell fiber bragg grating numerical simulation shell temperature production status
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A new monitoring method of cable tension of cable-stayed bridge—fiber Bragg grating method 被引量:1
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作者 张戌社 杜彦良 宁辰校 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2005年第S2期261-263,共3页
A new on-line monitoring method based on fiber Bragg grating(FBG) for cable tension of cable-stayed bridge was introduced. The major structure of sensing head using in the test of cable tension is elastic annular. The... A new on-line monitoring method based on fiber Bragg grating(FBG) for cable tension of cable-stayed bridge was introduced. The major structure of sensing head using in the test of cable tension is elastic annular. The FBG is attached inflexibility to the exterior surface of annulus and form straight-through sensing head. Sensing head is installed between the anchor device and stow-board of funiculus holes of the cable-stayed bridge. Accompany with the change of the outside pressure, the Bragg center reflective wavelength of optical fiber grating changed correspondingly. According to this characteristic, through demodulating the Δλ, the value of the cable tension can be determined. The experiment results and the theory indicate that the test system has simple structure, good stability and linear,wide response capacity, and has no special request for tester, The measurement method for the test of cable tension is practical and effective. 展开更多
关键词 BRIDGE CABLE tension fiber bragg grating
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High sensitivity micro-displacement sensor based on fiber Bragg grating and amplification substrate 被引量:3
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作者 ZENG Li SUN Xiao-yan +1 位作者 HU You-wang DUAN Ji-an 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第10期3361-3367,共7页
A micro-displacement sensor based on fiber Bragg grating(FBG) is proposed. The device consists of a pair of FBGs with different central wavelengths fabricated by femtosecond laser phase mask method and a metal substra... A micro-displacement sensor based on fiber Bragg grating(FBG) is proposed. The device consists of a pair of FBGs with different central wavelengths fabricated by femtosecond laser phase mask method and a metal substrate with lever structure. The displacement is amplified by lever structure and it converts into axial tension of FBG, which has a high displacement sensitivity. The amplification factors obtained by theoretical analysis and finite element simulation are 2.67 and 2.50, respectively. The experimental results show that in the range of 0-50 μm the shift of FBG center wavelength is linearly related to the displacement of measured object and displacement sensitivity reaches 121 pm/μm. In addition, the cascaded FBG is used to compensate the temperature. 展开更多
关键词 fiber bragg grating femtosecond laser micro-displacement sensor lever structure
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Packaging Effects on Fiber Bragg Grating Sensor Performance 被引量:1
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作者 HAO Jian-Zhong TAKAHASHI Shiro +4 位作者 CAI Zhao-Hui NG Jun Hong YANG Xiu-Feng CHEN Zhi-Hao LU Chao 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期999-1007,共9页
In this paper, the effects of packaging material and structure of fiber Bragg grating sensor performance are investigated. The effects of thermal expansion coefficient of different embedding materials on the temperatu... In this paper, the effects of packaging material and structure of fiber Bragg grating sensor performance are investigated. The effects of thermal expansion coefficient of different embedding materials on the temperature sensitivities of the FBG sensors are studied both theoretically and experimentally with good agreement, which provides a means for selection of FBG packaging material to achieve desired temperature sensitivity. We also demonstrate a 4-point bending structured FBG lateral force sensor that measures up to 242N force with well-preserved reflection spectrum, whereas for 3-point bending structure, multiple-peaks start to occur when applied force reaches 72N. 展开更多
关键词 fiber bragg grating sensor thermal expansion coefficient lateral force sensor
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A simulation program for analysing fiber optic Bragg gratings
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《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第S2期76-76,共1页
AsimulationprogramforanalysingfiberopticBragggratingsPeterKCChan,W.Du,W.Jin,M.S.Demokan(Dept.ofElectr.Eng.,H... AsimulationprogramforanalysingfiberopticBragggratingsPeterKCChan,W.Du,W.Jin,M.S.Demokan(Dept.ofElectr.Eng.,HongKongPolytechni... 展开更多
关键词 PROGRAM SIMULATION fiber gratingS OPTIC bragg analysing
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Optical fiber Bragg grating sensors in smart structures
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《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第S2期76-76,共1页
OpticalfiberBragggratingsensorsinsmartstructuresWeichongDu1,2,WJin2,SHLiu1(1HongKongPolytechnicUniv.2SouthCh... OpticalfiberBragggratingsensorsinsmartstructuresWeichongDu1,2,WJin2,SHLiu1(1HongKongPolytechnicUniv.2SouthChinaNormalUniv.)Op... 展开更多
关键词 SMART OPTICAL fiber grating SENSORS bragg
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基于光纤Bragg光栅超声复合检测金属腐蚀与振动状态方法研究 被引量:1
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作者 葛峰 别雄波 +3 位作者 武惠华 张兴红 钟年丙 何雪丰 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第2期78-84,共7页
为了实现钢板腐蚀前后及冲击振动状态复合检测,构建了基于光纤布拉格光栅(FBG)超声检测系统。首先分析了基于可调激光光源的光纤光栅的解调原理。在此基础上,实验研究了钢板腐蚀前后的兰姆波信号变化规律,分析了钢板在不同垂直冲击强度... 为了实现钢板腐蚀前后及冲击振动状态复合检测,构建了基于光纤布拉格光栅(FBG)超声检测系统。首先分析了基于可调激光光源的光纤光栅的解调原理。在此基础上,实验研究了钢板腐蚀前后的兰姆波信号变化规律,分析了钢板在不同垂直冲击强度撞击下的时频变化特性以及钢板腐蚀前后冲击振动信号的时频变化规律。研究表明:所搭建的光纤布拉格光栅超声检测系统能够有效地实现钢板腐蚀及冲击振动信号的复合检测,通过兰姆波信号的幅值大小及是否有新的频率分量出现,可以准确识别钢板是否遭受腐蚀。冲击信号的幅值变化与冲击大小存在线性关系,同时通过频域分析证明钢板腐蚀后的频率各分量平均呈现出12 Hz右移。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 腐蚀 兰姆波 振动 超声波 钢板
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准确检测液位的光纤Bragg光栅弹性膜片传感器
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作者 杜锋 姚建南 +3 位作者 陶奕霏 许愿 丁超 刘洋 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第5期794-800,共7页
为了准确测量液位,研制了一种耦合光纤布喇格光栅和弹性膜片的液位传感器。该传感器由两个光纤光栅(FBG_1和FBG_2)、弹性膜片、弹性橡胶密封垫片、空心管(导气管)和光纤光栅固定装置组成。光纤光栅固定装置材料为聚甲基丙烯酸甲酯。FBG_... 为了准确测量液位,研制了一种耦合光纤布喇格光栅和弹性膜片的液位传感器。该传感器由两个光纤光栅(FBG_1和FBG_2)、弹性膜片、弹性橡胶密封垫片、空心管(导气管)和光纤光栅固定装置组成。光纤光栅固定装置材料为聚甲基丙烯酸甲酯。FBG_1和FBG_2固定在弹性膜片表面。FBG_1用于监测液位高度和温度。将FBG_2封装在不锈钢毛细管中进行温度检测,消除液相温度变化对液位测量的负面影响。为了提高传感器检测液位的线性度,实验研究了弹性膜片厚度对液位测量结果的影响,并在此基础上研究了液位变化率和外部振动对液位测量精度的影响。结果表明,当弹性膜片厚度为2 mm时,传感器检测液位的线性范围为0~380 cm,灵敏度为(19.65±6.3)pm/cm。该传感器可在0~100 cm/min液位变化速率和0~5.27 mm/s外部振动强度范围内准确监测液位,最大检测误差为7.2%。 展开更多
关键词 光纤布喇格光栅 液位传感器 测量范围 精度 灵敏度
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基于物联网和弱反射光栅阵列的地质灾害监测系统设计与应用 被引量:1
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作者 张晓飞 吕中虎 +1 位作者 孟庆佳 王晨辉 《现代电子技术》 北大核心 2025年第1期144-150,共7页
我国是世界上地质灾害类型最多、地质灾害最严重的国家之一,而雨量监测和形变监测在地质灾害监测中发挥着越来越重要的作用,因此确保地质灾害监测系统的长期运行以及在降雨期间的稳定运行尤为重要。文中基于STM32微控制器、LORA模块、4... 我国是世界上地质灾害类型最多、地质灾害最严重的国家之一,而雨量监测和形变监测在地质灾害监测中发挥着越来越重要的作用,因此确保地质灾害监测系统的长期运行以及在降雨期间的稳定运行尤为重要。文中基于STM32微控制器、LORA模块、4G模块设计了一款物联网数据采集控制板,并结合压电式雨量传感器、拉绳位移传感器研制了雨量智能监测仪、裂缝位移智能监测仪;结合物联网数据采集控制板和弱反射光栅阵列传感技术构建了基于物联网的弱反射光栅地质灾害监测系统,实现了对地质灾害体的定时监测和降雨期间的自动监测;最后将雨量智能监测仪、裂缝位移智能监测仪和弱反射光栅地质灾害监测系统应用于桐梓县大河镇新场火车站新场滑坡、崩塌的监测实验中。监测数据表明,弱反射光栅监测系统测得传感光缆41#弱反射光栅传感段的位移变化达5 mm,在其附近的位移监测仪也测到有位移变化,可有效实现对地质灾害的定时监测和降雨期间的自动监测。 展开更多
关键词 弱反射光栅 地质灾害 物联网 雨量监测 位移监测 光纤传感 光栅传感器 滑坡监测
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宽量程光纤Bragg光栅温度测量系统校准方法研究
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作者 廖芳芳 黄钰 +3 位作者 赵豆 付玉 闫晓钰 涂燕 《中国测试》 北大核心 2024年第S2期287-293,共7页
光纤Bragg光栅温度传感器具有绝缘、抗电磁干扰、耐腐蚀及易于组成准分布式测量网络等优点,极其适合于工程领域传感测量。为推进该类传感器在反应堆热工试验中的应用研究,针对试验需求而研制改进型宽量程光纤光栅温度传感器,为保证其量... 光纤Bragg光栅温度传感器具有绝缘、抗电磁干扰、耐腐蚀及易于组成准分布式测量网络等优点,极其适合于工程领域传感测量。为推进该类传感器在反应堆热工试验中的应用研究,针对试验需求而研制改进型宽量程光纤光栅温度传感器,为保证其量值溯源准确可靠,且目前国内外无现行有效的计量校准方法,需开展该类传感器温度测量系统校准方法研究。首先介绍光纤光栅温度传感器测量系统工作原理,其次利用比较法构建校准系统,对(50~700)℃的测量系统开展温度示值误差校准及测量不确定度评定,校准温度点选取研究及准分布式测量系统校准试验以验证校准方法的可行性。结果表明,校准方法有效可靠,测量系统最大扩展不确定度不超过0.7℃(k=2),满足测量系统校准需求。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅温度传感器 校准方法 测量不确定度 准分布式测量系统
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隧道施工期实时自动监测技术应用研究进展 被引量:3
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作者 乔雄 扈士静 田正 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期46-56,共11页
梳理近年来国内外施工隧道自动监测相关文献,探讨测量机器人、数字图像处理监测技术、雷达监测技术、光纤传感监测技术等在实际工程中的应用研究现状及优势。结果表明,测量机器人、数字图像处理监测技术、雷达监测技术、光纤传感监测技... 梳理近年来国内外施工隧道自动监测相关文献,探讨测量机器人、数字图像处理监测技术、雷达监测技术、光纤传感监测技术等在实际工程中的应用研究现状及优势。结果表明,测量机器人、数字图像处理监测技术、雷达监测技术、光纤传感监测技术能够有效捕获隧道位移变形和结构受力的动态变化,在提高监测数据的精确度、保证实时性方面具有显著优势,但存在设备成本高、技术单一、自动化程度低、监测空间受限以及监测数据处理和分析复杂等问题,限制了自动监测技术在施工隧道中的广泛应用,距真正实现施工全程自动化、智能化监测仍有较大差距。而物联网技术在监测数据的智能传输与集中处理方面展现出巨大潜力,机器学习算法和数字孪生技术在处理大量复杂监测数据和提高预警准确性方面也具有显著优势,但仍需克服预测模型的依赖性、计算成本等问题。展望未来,隧道施工自动监测技术的发展趋势将集中于数字化、精准化和集成化,向更高层次的智能化方向发展。 展开更多
关键词 隧道工程 施工监测 测量机器人 机器视觉 毫米波雷达 光纤光栅 物联网
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基于铰链杠杆结构光纤光栅温度压力传感器
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作者 刘强 马超 +5 位作者 魏淑辉 刘伟 王建鑫 吕靖薇 吕婷婷 刘超 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第1期63-69,共7页
本文设计了一种高灵敏度温度和压力传感器。该传感结构利用膜片将压力传递给双铰链杠杆结构,采用光纤布拉格光栅(FBG1)作为应变传感器实现压力的测量。此外,双铰链杠杆的引入有效提升了传感器的压力测量灵敏度。仿真和实验测量结果证实... 本文设计了一种高灵敏度温度和压力传感器。该传感结构利用膜片将压力传递给双铰链杠杆结构,采用光纤布拉格光栅(FBG1)作为应变传感器实现压力的测量。此外,双铰链杠杆的引入有效提升了传感器的压力测量灵敏度。仿真和实验测量结果证实,该传感器在0~18 MPa的测量范围内,灵敏度达到453.16 pm/MPa。同时,将另外一支光纤布拉格光栅(FBG2)粘贴在杠杆上,以消除压力测量过程中的温度交叉敏感问题,从而实现温度和压力的同时测量。在25~65℃测量范围内,温度灵敏度为10.41 pm/℃。由于光纤传感器的抗电磁干扰特性,该类传感器可用于苛刻环境中的温度和压力测量。 展开更多
关键词 压力传感器 光纤布拉格光栅 铰链杠杆结构 温度传感器
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复实验模态下相控阵天线阵面变形的虚拟感知
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作者 周金柱 赵征 +2 位作者 王林 徐文华 成东明 《振动工程学报》 北大核心 2025年第4期663-676,共14页
相控阵天线阵面变形对电磁性能的影响较大,如何用稀疏光纤光栅应变传感器的应变测量信息实时感知天线阵面变形是实现结构健康监测和电磁性能调控的关键。本文提出了复实验模态下结构变形的虚拟感知方法。在该方法中,利用复模态转化方法... 相控阵天线阵面变形对电磁性能的影响较大,如何用稀疏光纤光栅应变传感器的应变测量信息实时感知天线阵面变形是实现结构健康监测和电磁性能调控的关键。本文提出了复实验模态下结构变形的虚拟感知方法。在该方法中,利用复模态转化方法处理模态测试获得的复模态数据以获得对应的实位移模态;利用模态扩展实现有限量实位移模态的全场扩展;结合扩展的实位移模态和有限元模态数据,推导了两个表征稀疏应变测量信息与全场位移映射关系的变形虚拟感知方程CMT⁃SEREP(complex mode transformation⁃system equivalent reduction expansion process)和CMT⁃LC(complex mode transforma⁃tion⁃local correspondence),以实现利用稀疏应变测量信息来估计变形阵面结构形状。研制了大型相控阵天线阵面变形实验平台,并开展了三种工况下不同感知方法的对比实验。实验结果表明,所提方法能利用稀疏应变测试信息重构出天线阵面结构的全场位移,并且CMT⁃LC法比CMT⁃SEREP法的感知精度高;对比传统的模态法,CMT⁃LC变形虚拟感知的相对百分比误差至少降低了6.105%。该方法不仅适用于非比例阻尼天线结构的变形感知,也适用于其他复杂工程结构的健康监测。 展开更多
关键词 相控阵天线 模态扩展 光纤布拉格光栅应变传感器 结构变形 虚拟感知
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基于分布式FBG传感测量的旋翼动载荷工程建模与试飞验证
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作者 张宏林 程卫真 夏品奇 《应用力学学报》 北大核心 2025年第3期542-551,共10页
为了应用分布式光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感网络飞行实测直升机旋翼动载荷,综合分析旋翼桨叶的载荷与应变,以及FBG传感器的使用要求,设计了桨叶表面的FBG传感网络布设方案。在此基础上,提出基于FBG应变测量的工程建模... 为了应用分布式光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感网络飞行实测直升机旋翼动载荷,综合分析旋翼桨叶的载荷与应变,以及FBG传感器的使用要求,设计了桨叶表面的FBG传感网络布设方案。在此基础上,提出基于FBG应变测量的工程建模方法和校准试验方法。以单项加载试验建立模型,复合加载试验验证模型,验证分析给出最大的载荷相对误差为3.83%,优于5%的飞行实测工程要求。使用FBG传感器和应变计等2种不同传感器,完成直升机旋翼动载荷对比试飞,测量结果在时域和频域都可以相互验证。试飞结果表明:FBG传感网络测量结果正确有效,基于分布式FBG传感测量的旋翼动载荷工程建模方法合理可行。 展开更多
关键词 分布式FBG传感测量 桨叶 动载荷 工程建模 飞行试验
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基于FBG传感器的带式输送机故障监测研究
16
作者 方新秋 吴洋 +5 位作者 宋扬 陈宁宁 丰宇龙 冯豪天 贺德幸 乔富康 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期326-340,共15页
带式输送机的故障监测有助于预防安全事故、提高生产效率以及实现设备智能化运行。从带式输送机常见故障分析、综合保护系统组成、光纤型传感器阵列设计与分析、核心敏感元件设计与选材等方面,对基于FBG传感器的带式输送机故障监测进行... 带式输送机的故障监测有助于预防安全事故、提高生产效率以及实现设备智能化运行。从带式输送机常见故障分析、综合保护系统组成、光纤型传感器阵列设计与分析、核心敏感元件设计与选材等方面,对基于FBG传感器的带式输送机故障监测进行了深入研究。首先针对传统监测手段无法定量感知、实时性不足、数据融合能力薄弱等问题,提出了一种基于光纤光栅(FBG)的带式输送机综合保护系统,明确了光纤型传感器阵列的设计是系统搭建的重要前提。其次,在分析带式输送机常见故障形成原因和表现形式的基础上,以FBG-等强度悬臂梁为核心敏感元件设计了一系列故障监测传感器,组成了带式输送机综合保护系统的光纤型传感器阵列,实现了故障的实时定量监测。接着,通过理论分析和Ansys有限元仿真,对FBG-等强度悬臂梁的尺寸结构设计和材料选择进行了深入研究,在传感模型中分析了灵敏度和精度的影响因素,并据此确定了敏感元件的结构尺寸,优选了尼龙6作为制作材料。最后,通过试验对FBG-等强度悬臂梁的结构有效性、灵敏度和稳定性进行了验证。在灵敏度试验中,敏感元件表现出良好的线性响应特性,理论灵敏度S=52.9780Nnm,实际灵敏度S^(*)=38.1157 Nnm;在重复性试验中,平均重复性误差仅为1.002%,表现出良好的重复性和稳定性;温度敏感性试验和温度补偿试验则验证了光纤光栅在温度测量中的线性相关性,从而进一步揭示了温度补偿对提升传感灵敏度的必要性,即便在微小温度变化环境下,补偿机制仍能有效提高灵敏度0.6%。所设计的光纤型传感器阵列解决了现有带式输送机运行故障无法实时定量感知的问题,为实现设备智能化感知与控制提供了坚实的数据基础。研究成果不仅能有效降低带式输送机故障率,提高生产效率,更推动了煤矿行业向自动化、智能化方向的发展。 展开更多
关键词 光纤光栅 等强度悬臂梁 温度补偿 光纤型传感器阵列 带式输送机综合保护
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一种聚合物封装的光纤布拉格光栅超声波传感器
17
作者 涂兴华 赵海洋 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期286-294,共9页
针对裸光纤光栅对超声波响应灵敏度较低的问题,本文提出一种聚合物封装的光纤光栅传感器,通过在光纤光栅周围封装一层厚度远超光纤直径的聚合物涂覆层,提高了光纤光栅在受到超声波作用时的应变灵敏度。首先,建立光纤光栅传感模型,根据... 针对裸光纤光栅对超声波响应灵敏度较低的问题,本文提出一种聚合物封装的光纤光栅传感器,通过在光纤光栅周围封装一层厚度远超光纤直径的聚合物涂覆层,提高了光纤光栅在受到超声波作用时的应变灵敏度。首先,建立光纤光栅传感模型,根据传输矩阵法仿真分析了聚合物杨氏模量和泊松比对光纤光栅应变的影响。随后,利用聚氨酯(PU)、聚丙烯酸酯(ABR)与聚氯乙烯(PVC)塑料三种不同参数的聚合物材料封装光纤光栅,通过线性边缘滤波法将光纤光栅的波长漂移转化为电压信号,测量封装后的传感器对超声波的传感特性。研究结果表明,聚合物杨氏模量的降低与泊松比的提高有助于改善光纤光栅对超声波的响应灵敏度。三种材料中,PU封装后的效果最好,峰值电压达到139.6 mV,约是裸光纤光栅的15倍,且封装后的传感器的峰值电压随着距声源距离的增大呈指数型衰减,符合超声波在水中的理论衰减趋势,可以用来还原空间中的声场状态。 展开更多
关键词 纤维与波导光学 光纤布拉格光栅 线性边缘滤波法 聚合物 超声波传感
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冲击信号时频特征对泥石流成灾参数的响应规律
18
作者 张磊 张少杰 +1 位作者 杨红娟 杨超平 《自然灾害学报》 北大核心 2025年第3期110-118,共9页
泥石流密度和流速等成灾参数与泥石流的冲击破坏能力直接相关,影响着泥石流冲击力信号的时频特性,是防灾结构工程设计的重要依据。故而分析总结泥石流冲击信号时频特征对泥石流密度、流速等成灾参数的响应规律具有重要的理论研究价值,... 泥石流密度和流速等成灾参数与泥石流的冲击破坏能力直接相关,影响着泥石流冲击力信号的时频特性,是防灾结构工程设计的重要依据。故而分析总结泥石流冲击信号时频特征对泥石流密度、流速等成灾参数的响应规律具有重要的理论研究价值,研究成果可为反演泥石流成灾参数提供理论基础,并为泥石流的结构工程设计提供支撑。本研究以室内水槽实验为基础,设计了基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的悬臂梁式测量系统,并利用该系统收集不同高程位置的泥石流冲击信号。水槽实验分析结果表明:冲击信号振幅与泥石流断面最大流速(表面流速)间呈二次函数映射关系(变系数);当泥石流密度增加,泥石流冲击信号频谱能量整体向低频频段转移;悬臂梁式测量系统中FBG布设高度增加,则所得到的冲击信号特征频率的功率密度线性增强。 展开更多
关键词 冲击力 冲击信号 时频特征 光纤布拉格光栅 断面最大流速(表面流速)
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基于光纤传感网络的多目标分类识别算法设计
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作者 原娇杰 焦梦甜 赵杰文 《光通信技术》 北大核心 2025年第2期17-22,共6页
为了实现光纤传感网络中多个目标同时工作时的目标种类识别,设计了一种基于光纤传感网络的多目标分类识别算法。该算法以信号振幅、时长及频率作为目标信号的特征参量,构建了基于测试节点波长响应的解算模型。通过布喇格光纤光栅(FBG)... 为了实现光纤传感网络中多个目标同时工作时的目标种类识别,设计了一种基于光纤传感网络的多目标分类识别算法。该算法以信号振幅、时长及频率作为目标信号的特征参量,构建了基于测试节点波长响应的解算模型。通过布喇格光纤光栅(FBG)组网的光纤传感网络进行信号采集,并对采集到的信号进行特征提取和分析。实验结果表明:在20 m×30 m的测试区域内,对4种典型的振动源进行了波长响应测试。4种目标具有不同的信号特征:目标1的信号波长振幅均值为1250 pm,具有约120 ms的周期特征;目标2和3的信号波长振幅均值在150~350 pm之间;目标4的信号波长振幅均值超过3200 pm,时长大约15 s。 展开更多
关键词 光纤传感 多目标识别 光纤光栅 信号混叠 目标识别率
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内嵌式光纤布拉格光栅传感器智能钢绞线有效预应力监测技术的工程应用
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作者 贾俊峰 侯智献 +3 位作者 杜瑞民 王蕾 白石 李小龙 《济南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期228-237,244,共11页
为了解决实际工程中预应力混凝土结构体内有效预应力无法监测的问题,根据光纤布拉格光栅传感器在结构健康监测中具有精度高、实时性强等优点,探讨内嵌式光纤布拉格光栅传感器智能钢绞线有效预应力监测技术的工程应用;通过对该智能钢绞... 为了解决实际工程中预应力混凝土结构体内有效预应力无法监测的问题,根据光纤布拉格光栅传感器在结构健康监测中具有精度高、实时性强等优点,探讨内嵌式光纤布拉格光栅传感器智能钢绞线有效预应力监测技术的工程应用;通过对该智能钢绞线开展拉伸试验,检验智能钢绞线的拉伸强度、线性度等参数;以云南省某高速公路预应力混凝土T梁桥示范工程为例,同时监测预应力混凝土T梁桥正、负弯矩区智能钢绞线张拉过程中智能钢绞线内的有效预应力,得到正弯矩区混凝土弹性压缩、智能钢绞线与孔道间摩擦、锚具变形和智能钢绞线内缩造成的预应力损失,并与千斤顶张拉应力及预应力损失的规范理论计算值对比。结果表明:该智能钢绞线力学性能和线性度良好,并且应变灵敏度系数即每微应变波长的变化值为1.22~1.26 pm,与应变灵敏度系数的理论值1.21 pm相差较小;相对于千斤顶张拉应力及有效预应力的规范理论计算值,预应力混凝土T梁桥正、负弯矩区智能钢绞线张拉过程中各测点处光纤布拉格光栅传感器监测应力的最大误差不超过3.86%,并且与预应力损失的规范理论计算值相比,该智能钢绞线在各测点处的预应力损失监测值误差较小;该智能钢绞线表现出良好的可靠性和稳定性,能满足实际工程需求。 展开更多
关键词 结构健康监测 有效预应力 智能钢绞线 光纤布拉格光栅传感器 工程应用
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