一种聚合物封装的光纤布拉格光栅超声波传感器

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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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锥形光纤布拉格光栅制备工艺及传感特性研究

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作者 刘明尧 兰永清 李聪 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期50-53,58,共5页

通过对电弧放电法和氢氟酸(HF)腐蚀法两种制备锥形光纤布拉格光栅(TFBG)的工艺进行对比,证明HF腐蚀制备的TFBG带宽应变灵敏度更高。区别于以往对裸露TFBG反射谱带宽研究,采用353ND环氧树脂保护封装的方法,将HF腐蚀制备的TFBG和光纤布拉... 通过对电弧放电法和氢氟酸(HF)腐蚀法两种制备锥形光纤布拉格光栅(TFBG)的工艺进行对比,证明HF腐蚀制备的TFBG带宽应变灵敏度更高。区别于以往对裸露TFBG反射谱带宽研究,采用353ND环氧树脂保护封装的方法,将HF腐蚀制备的TFBG和光纤布拉格光栅(FBG)粘贴在等悬臂铝梁上,通过应变加载实验表明:TFBG与FBG应变灵敏度理论值仅相差0.7%;通过温度加载实验表明TFBG与FBG粘贴在铝基板上温度灵敏度理论值仅相差2.8%,应变灵敏度仅相差2.4%,TFBG带宽在25~100℃表现出对温度不敏感,证明了腐蚀后FBG与腐蚀前FBG中心波长应变灵敏度和温度灵敏没有发生改变,以及HF腐蚀制备的TFBG使用环氧树脂封装解决温度-应变交叉敏感在工程应用上的可行性。 展开更多

关键词 锥形光纤布拉格光栅 电弧放电法 化学腐蚀法 温度-应变交叉敏感

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加热参数对主动加热光纤法土体含水率标定结果的影响

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作者 辛雨凌 孙梦雅 +5 位作者 施斌 刘瑾 井淼 李筱艳 刘洁 郭君仪 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1091-1101,共11页

近年来,基于主动加热光纤(actively heated fiber-optic,AHFO)法的土体含水率测量技术因具有独特优势而得到快速发展,但现有研究忽视了加热参数对该技术的影响。为此,本文通过室内试验探究加热参数(加热功率和加热时间)对AHFO含水率测... 近年来,基于主动加热光纤(actively heated fiber-optic,AHFO)法的土体含水率测量技术因具有独特优势而得到快速发展,但现有研究忽视了加热参数对该技术的影响。为此,本文通过室内试验探究加热参数(加热功率和加热时间)对AHFO含水率测量结果的影响,首先,开展了不同加热参数下温度特征值(T_(t))与含水率(w)的标定试验和影响范围半径试验;其次,分析了加热参数下对T_(t)-w标定结果以及影响范围半径的影响;最后,讨论并确定了最优加热参数。研究结果表明:T_(t)随着加热功率和加热时间增大而升高;加热功率越大,T_(t)-w曲线的斜率越大,即T_(t)对含水率变化的响应越灵敏;加热范围随着加热功率和加热时间增大而逐渐扩大。综合考虑含水率测量的灵敏性、稳定性、代表性、温度影响和测量频率等因素,确定了最优加热参数,当含水率测量频率较低或对其测量精度要求较高时,建议加热功率取35 W/m、加热时间取20 min;当含水率测量频率较高时,建议加热功率取10 W/m、加热时间取10 min。 展开更多

关键词 土体含水率 主动加热光纤(AHFO)法 加热参数 标定试验 温度特征值

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光加热光纤光栅阵列液位测量方法研究 被引量：1

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作者 戢雅典 范典 +1 位作者 王宇琦 周次明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期959-966,共8页

安全可靠的液位测量是现代工业领域的重要技术需求之一,提出一种基于光加热光纤光栅阵列的液位测量方法,即利用泵浦光加热掺钴光纤,控制温度场,利用光栅阵列测量温度场分布,由于气液导热性能的差别,气液界面处温度突变,从而确定液位。... 安全可靠的液位测量是现代工业领域的重要技术需求之一,提出一种基于光加热光纤光栅阵列的液位测量方法,即利用泵浦光加热掺钴光纤,控制温度场,利用光栅阵列测量温度场分布,由于气液导热性能的差别,气液界面处温度突变,从而确定液位。实验中,将掺钴光纤与密集光栅阵列紧密固定在一起,将1.5 W的泵浦光输入衰减系数分别为0.71 dB/cm和0.28 dB/cm的掺钴光纤中,沿着光传播的方向,温度变化均呈指数函数衰减。液位测量的精度与范围由主要取决于泵浦光功率、掺钴光纤吸收系数,经对比最终选定0.28 dB/cm的掺钴光纤作为液位实验的加热光纤。实验测量了不同液位下的温度场分布,证明了利用测量温度分布来测量液位的可行性,液位变化范围0~88 mm以内的误差为2 mm。所提出的传感系统结构简单,成本低廉,在液位测量方面具有潜在的应用价值。 展开更多

关键词 光纤传感技术 液位测量 布拉格光栅阵列 光加热 温度调制 温度分布

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非饱和土水分迁移感测的主动加热光纤光栅法试验研究 被引量：5

5

作者 刘喜凤 朱鸿鹄 +4 位作者 王家琛 李杰 王静 曹鼎峰 施斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1443-1452,I0006,共11页

非饱和土水分迁移是诱发多种地质灾害和环境岩土问题的重要因素,对其机理的认识因测试技术的不足尚不明确。为探究主动加热光纤光栅(AH-FBG)法监测非饱和土水分迁移的效果,分析单探针和双探针AH-FBG法的误差来源及分布特征,开展了一组... 非饱和土水分迁移是诱发多种地质灾害和环境岩土问题的重要因素,对其机理的认识因测试技术的不足尚不明确。为探究主动加热光纤光栅(AH-FBG)法监测非饱和土水分迁移的效果,分析单探针和双探针AH-FBG法的误差来源及分布特征,开展了一组室内土柱试验。在试验中同时采用AH-FBG法和传统的频域反射(FDR)法监测毛细水上升和水分蒸发的全过程,对比单探针法和双探针法的监测精度,分析不同方法的适用工况。结果表明:基于单探针AH-FBG的3种数据分析方法中,热导率法的监测精度最高,但是单探针法在监测毛细水上升过程中,当湿润锋刚没过探针感测位置时,受纵向传热的影响会使得测量的含水率值偏低;相比于单探针法,双探针法受纵向传热的影响更大,监测土体水分迁移有较大误差,误差大小与测点位置处的土体含水率值及土柱纵剖面的含水率分布情况有关;为减小纵向传热影响,从传感器结构和数据处理两方面提出了AH-FBG法的改进措施。 展开更多

关键词 主动加热光纤(AHFO)法 单探针法 双探针法 蒸发 毛细水

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光子晶体光纤布拉格光栅慢光的研究 被引量：6

6

作者 宋民青 侯尚林 +2 位作者 张保侠 黎锁平 刘延君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1547-1552,共6页

采用改进的全矢量有效折射率法和耦合模理论,研究了光子晶体光纤布拉格光栅长度、占空比、光栅周期与慢光的变化规律。结果表明当光栅长度和光栅周期不变时,随着包层空气孔占空比的增大,光栅的慢光峰值波长出现蓝移,且时延量逐渐减小;1.... 采用改进的全矢量有效折射率法和耦合模理论,研究了光子晶体光纤布拉格光栅长度、占空比、光栅周期与慢光的变化规律。结果表明当光栅长度和光栅周期不变时,随着包层空气孔占空比的增大,光栅的慢光峰值波长出现蓝移,且时延量逐渐减小;1.06 cm长的光子晶体光纤布拉格光栅可以产生约52 ps的线性时延;光栅长度越大,慢光时延量越大;优化结构参数,在光子晶体光纤布拉格光栅的时延谱的侧瓣附近会产生最大群速度为c/371的慢光峰。 展开更多

关键词 光子晶体光纤 布拉格光栅 有效折射率法 耦合模理论 慢光

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基于主动加热光纤法的毛细阻滞入渗模型试验研究 被引量：10

7

作者 王家琛 朱鸿鹄 +3 位作者 王静 曹鼎峰 苏立君 Narala Gangadhara Reddy 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期147-155,I0004,I0005,共11页

毛细阻滞效应是多层、不同粒径非饱和土入渗过程中的一个自然现象。为了探究多层土水分入渗的毛细阻滞过程,设计了室内模型试验,采用主动加热光纤法(AHFO法)对多层土的水分迁移进行试验,并结合频域反射法(FDR法)和直接观测法作为验证。... 毛细阻滞效应是多层、不同粒径非饱和土入渗过程中的一个自然现象。为了探究多层土水分入渗的毛细阻滞过程,设计了室内模型试验,采用主动加热光纤法(AHFO法)对多层土的水分迁移进行试验,并结合频域反射法(FDR法)和直接观测法作为验证。试验结果表明:相较于FDR法和直接观测法,AHFO法对降雨入渗所产生的毛细阻滞现象具有较好的观测效果,可观测出水分运移的更多细节;运用FDR法,对AHFO传感器进行原位标定,曲线拟合精度R2均大于0.93,具有较高的体积含水率监测准确度;毛细阻滞层对降雨入渗具有明显的阻滞效应,即存储屏障上部入渗和减少水分向下部水体渗出。相关研究结论为毛细阻滞现象研究以及土壤水分场监测提供了一种新的监测方法。 展开更多

关键词 毛细阻滞 主动加热光纤法 砂土模型试验 降雨入渗

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基于光纤布拉格光栅的超声无损检测系统研究 被引量：9

8

作者 王媛媛 马宏伟 +1 位作者 张广明 董明 《现代电子技术》 2022年第9期143-146,共4页

针对传统超声无损检测系统易受电磁干扰、使用场合受限等问题,在分析光纤布拉格光栅(FBG)基本传感原理和光纤布拉格光栅对超声波的传感特性的基础上,提出基于光纤布拉格光栅的超声无损检测系统。搭建了实验系统,利用信号发生器和功率放... 针对传统超声无损检测系统易受电磁干扰、使用场合受限等问题,在分析光纤布拉格光栅(FBG)基本传感原理和光纤布拉格光栅对超声波的传感特性的基础上,提出基于光纤布拉格光栅的超声无损检测系统。搭建了实验系统,利用信号发生器和功率放大器激励压电晶片产生超声波,并通过光纤布拉格光栅代替传统超声探头检测超声信号,采用结构简单、复用性好、检测效率高的透射式匹配光栅解调法实现光纤光栅波长信号的解调。对含有不同尺寸的狭缝缺陷的铝板试样进行检测,得到了超声波经过不同缺陷后的时域和频域信号,实验结果表明,该系统能够准确识别铝板中不同尺寸的缺陷,当铝板中有狭缝缺陷存在时,FBG探测到的超声信号的幅值会发生衰减,且缺陷尺寸越大,超声信号的幅值衰减越明显,验证了该系统的可行性。 展开更多

关键词 无损检测 光纤布拉格光栅 匹配光栅解调法 超声波 缺陷识别 波长信号解调

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基于布拉格光纤光栅的微位移传感器的研究 被引量：5

9

作者 朱肃然 夏豪杰 +2 位作者 刘芳芳 朱正恺 费业泰 《工具技术》 2013年第8期61-65,共5页

微位移测量是目前热点研究领域,光纤布拉格光栅作为良好的传感元件,已被用于微位移测量领域。本文首先对布拉格光纤光栅传感的基本原理进行了分析,在此基础上设计制作了一种光纤光栅位移传感器。采用布拉格光纤光栅作为传感元件,利用自... 微位移测量是目前热点研究领域,光纤布拉格光栅作为良好的传感元件,已被用于微位移测量领域。本文首先对布拉格光纤光栅传感的基本原理进行了分析,在此基础上设计制作了一种光纤光栅位移传感器。采用布拉格光纤光栅作为传感元件,利用自解调法进行波长解调,然后设计一整套传感系统,对微位移量进行了传感测量。利用激光干涉仪和PI微动平台对系统性能进行测试,实验结果显示传感系统分辨率达到50nm,系统回零重复性的误差26nm,系统的灵敏度为21mV/μm,最大非线性引用误差为2.45%。 展开更多

关键词 布拉格光纤光栅 微位移测量 自解调法

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基于主动加热光纤法的冻土相变温度场特征分析 被引量：11

10

作者 吴冰 朱鸿鹄 +3 位作者 曹鼎峰 王家琛 魏广庆 施斌 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期1093-1100,共8页

冻土温度场分析对于冻土特性研究及冻土地区工程建设具有重要的作用,而冰水相变所产生的相变潜热大大增加了冻土温度场分析的复杂性。针对该问题,基于线热源模型和冻土传热基本理论,在考虑未冻水和相变潜热的情况下计算了冻土导热系数... 冻土温度场分析对于冻土特性研究及冻土地区工程建设具有重要的作用,而冰水相变所产生的相变潜热大大增加了冻土温度场分析的复杂性。针对该问题,基于线热源模型和冻土传热基本理论,在考虑未冻水和相变潜热的情况下计算了冻土导热系数、体积热容和相变热容,分析其与测量初始温度的关系;在分析结果的基础上,对冻土含冰量的光纤测量技术进行了理论修正。基于主动加热光纤(AHFO)法,开展了一系列室内验证试验:在恒定的加热功率和时间下,采用自主研发的光纤光栅(FBG)刚玉管传感器,对同一初始含水量的冻土试样进行温度监测。结果表明:在本文试验条件下,FBG刚玉管传感器的影响半径小于5 cm,可以忽略边界效应;传感器所测温度增量与时间对数线性关系良好,主动加热对于冻土导热系数影响较小,线源模型适用于冻土导热系数测量;冻土导热系数与试验初始温度呈线性增长关系;在初始温度低于-6℃时,相变热容趋于稳定;在-6~0℃时,相变热容随温度升高逐渐增大,且变化趋势愈渐强烈;当初始温度高于-5℃时,相变热容甚至大于冻土自身的体积热容。相关结论为进一步提高冻土含冰量测试技术的精度提供了参考。 展开更多

关键词 冻土 主动加热光纤法 热响应 导热系数 相变热容

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不同环境温度下土体含水率主动加热光纤法监测试验研究 被引量：15

11

作者 郭君仪 孙梦雅 +2 位作者 施斌 魏广庆 刘洁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4137-4144,共8页

近年来,主动加热光纤(active heated fiber optical,AHFO)法因其具有长距离、耐久性好、分布式等优势,在土体含水率原位监测中不断得到应用。然而,由于我国一些地区土体的温度随四季变化很大,冬季土体温度甚至会达到零下几十度,土体中... 近年来,主动加热光纤(active heated fiber optical,AHFO)法因其具有长距离、耐久性好、分布式等优势,在土体含水率原位监测中不断得到应用。然而,由于我国一些地区土体的温度随四季变化很大,冬季土体温度甚至会达到零下几十度,土体中的水会发生相变,因此,研究不同环境温度对土体含水率AHFO法原位监测结果的影响具有重要意义。采用自主研发的内加热FBG刚玉管传感器,在-20~40℃下对3个不同含水率的试样进行了测试。研究结果表明,在试样含水率不高于8.8%时,不同温度下测得的试样含水率最大误差小于量程的1.5%,测量精度较高,在实际测量中可忽略环境温度的影响。当试样含水率高于8.8%时,正温区含水率测量的最大误差仅为量程的1.34%,测量精度仍较高;而在负温区时,由于自由水和毛细水在低于0℃时发生相变,导致热传递机制和试样结构发生变化,原来的标定公式不再适用,故需重新标定含水率测量的相关参数。研究结果为该技术的进一步完善和推广应用提供了重要依据。 展开更多

关键词 主动加热光纤法 土体 原位含水率 环境温度 误差分析

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基于主动加热光纤法的土中含水率测定与蒸腾分割模型评价 被引量：1

12

作者 张晓明 施斌 +3 位作者 曹鼎峰 张岩 孙梦雅 魏广庆 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期74-81,共8页

植物的蒸腾作用会改变土的基质吸力,进而影响土的力学性质。文章选用三种不同蒸腾速率的鸭脚木、绿萝和常青藤,利用主动加热光纤法(AHFO)对植物根系周围土的含水率进行了分布式测试,研究了植物蒸腾过程中的水力作用,评价了常用的描述植... 植物的蒸腾作用会改变土的基质吸力,进而影响土的力学性质。文章选用三种不同蒸腾速率的鸭脚木、绿萝和常青藤,利用主动加热光纤法(AHFO)对植物根系周围土的含水率进行了分布式测试,研究了植物蒸腾过程中的水力作用,评价了常用的描述植物与土的水力交互作用的蒸腾分割模型。试验结果表明:植物对土中含水率的影响可用蒸腾分割模型进行有效描述,含水率变化受植物叶面积、根系密度、土层深度和蒸腾时间的影响;绿萝与鸭脚木叶面积指数和根系密度相近,二者引起根部周围土中的含水率变化值相近,为0.075 m3/m3,常青藤的叶面积指数和根系密度远远大于绿萝与鸭脚木。因此,常青藤引起的根部周围土中的含水率变化值远大于其他两种植物,为0.125 m3/m3;植物对土中水分运移的影响主要在土的表层10～15 cm深度范围内,深部位置的水分场几乎不受植物的影响;湿润后,植物对土中含水率的影响以干燥初期最为显著,主要由植物的被动吸水作用引起。 展开更多

关键词 土 含水率 主动加热光纤法(AHFO) 蒸腾分割模型 水力作用

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光纤Bragg光栅传感系统典型寻峰算法的比较分析 被引量：20

13

作者 尚秋峰 林炳花 《电测与仪表》 北大核心 2010年第2期1-4,共4页

基于LabVIEW虚拟仪器开发平台,分析了功率加权算法、高斯拟合算法、高斯-多项式拟合算法、一般多项式拟合算法和高斯-非线性曲线拟合算法对原始信号寻峰,比较误差均值和标准偏差。在改变波长分辨率、窗口大小、信噪比的情况下比较各种... 基于LabVIEW虚拟仪器开发平台,分析了功率加权算法、高斯拟合算法、高斯-多项式拟合算法、一般多项式拟合算法和高斯-非线性曲线拟合算法对原始信号寻峰,比较误差均值和标准偏差。在改变波长分辨率、窗口大小、信噪比的情况下比较各种算法误差,并进行了实验验证。理论、仿真与实验均证明高斯拟合算法为最佳算法。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 解调 寻峰算法 拟合算法 LABVIEW

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滑坡地下渗流流速的光纤光栅监测装置研发 被引量：2

14

作者 杨坤 徐卫亚 +3 位作者 孟永东 张伟杰 沐清云 蔡征龙 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期1-7,共7页

地下渗流是影响滑坡稳定性的重要因素之一,实现渗流相关物理指标的实时有效监测是准确分析滑坡地下水响应规律和滑坡演化过程的关键.常规渗流监测装置无法兼具渗流速率和流向两个关键参数,且存在抗干扰能力弱、监测成本高、精度低的局限... 地下渗流是影响滑坡稳定性的重要因素之一,实现渗流相关物理指标的实时有效监测是准确分析滑坡地下水响应规律和滑坡演化过程的关键.常规渗流监测装置无法兼具渗流速率和流向两个关键参数,且存在抗干扰能力弱、监测成本高、精度低的局限性.结合主动加热光纤光栅法的温度传感特性和地下渗流场中的热对流规律,研发滑坡体渗流速率和流向的光纤光栅监测装置,建立基于测孔温度光纤光栅示踪的渗流监测系统.通过开展模型试验对监测装置和监测系统的有效性进行验证,研究结果表明:通过对测孔各方位光纤光栅的温度特征值变化率kη实施监测,可准确识别地下渗流的流速和流向;在流速量程1.2×10^(-4)~3.0×10^(-4)m/s范围内,装置对渗流速率具有较好的线性度和监测能力,装置监测渗流速率的误差占比11.2%,渗流流向的识别精度为11°左右.该装置的研发为库岸滑坡体地下渗流的精细监测提供了一种新的方法和技术手段. 展开更多

关键词 滑坡 渗流监测 光纤布拉格光栅 主动加热光纤法 牛顿冷却定律

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基于光纤光栅新型微位移测量方法研究 被引量：1

15

作者 朱正恺 刘芳芳 +1 位作者 朱肃然 费业泰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第11期108-110,共3页

微纳米超精密测量是目前热点研究领域,光纤布拉格光栅作为良好的传感元件,用于微纳米测量领域具有广阔前景。首先对光纤布拉格光栅传感的基本原理进行了分析,在此基础上,采用布拉格光纤光栅熔制悬挂式探针测头作为传感元件,利用匹配法... 微纳米超精密测量是目前热点研究领域,光纤布拉格光栅作为良好的传感元件,用于微纳米测量领域具有广阔前景。首先对光纤布拉格光栅传感的基本原理进行了分析,在此基础上,采用布拉格光纤光栅熔制悬挂式探针测头作为传感元件,利用匹配法进行波长解调,然后设计一整套系统,以实现微位移量测量。利用激光干涉仪和PI微动平台对系统性能进行标定,并利用广义多项式对测量数据进行拟合。实验结果显示:系统分辨率达到10 nm,曲线拟合优度为0.999 6。 展开更多

关键词 布拉格光纤光栅 位移 传感器 可调谐匹配法

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基于边缘滤波法检测的光纤光栅声波传感研究 被引量：3

16

作者 石磊 涂兴华 +1 位作者 单正友 王战 《光通信研究》 2023年第2期40-44,共5页

针对裸光纤光栅在声波作用下的应变灵敏度过低导致难以检测到有效反射波长变化的问题,文章提出以光纤光栅纵向传感为模型,并在光栅周围涂上一层厚度远超光纤内径的低杨氏模量圆柱状涂覆层,以增加光纤光栅的应变灵敏度,并用相移光栅反射... 针对裸光纤光栅在声波作用下的应变灵敏度过低导致难以检测到有效反射波长变化的问题,文章提出以光纤光栅纵向传感为模型,并在光栅周围涂上一层厚度远超光纤内径的低杨氏模量圆柱状涂覆层,以增加光纤光栅的应变灵敏度,并用相移光栅反射谱的线性区作为边缘滤波法边缘来提高激光检测的灵敏度,利用传输矩阵法仿真分析光栅反射谱及激光反射率曲线。仿真结果表明,声波纵向传感模型的应变灵敏度要优于横向传感模型,且低杨氏模量的涂覆层可以显著提高光栅的应变灵敏度,在频率低于1.7 kHz的声波作用下,涂有聚氨酯涂覆层的光纤光栅纵向传感灵敏度达到了6.1 nm/MPa,是裸光纤光栅的381倍,结合相移光栅反射谱线性区综合灵敏度提升2203.6倍,有效地提升了光纤光栅在声波检测方面的灵敏度。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 声压 涂覆层 纵向传播 相移光栅 边缘滤波法

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基于光纤传感技术的地铁隧道冻结法施工监测 被引量：12

17

作者 叶肖伟 丁朋 +3 位作者 周诚 李勇军 倪一清 董小鹏 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1072-1080,共9页

为了掌握地铁隧道联络通道冻结法施工中冻土的温度场和应力场,提出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的冻结法施工实时监测方法.在低温潮湿工作环境下,FBG传感器比传统电子式传感器在精度、灵敏度以及稳定性等方面存在较大优势.基于... 为了掌握地铁隧道联络通道冻结法施工中冻土的温度场和应力场,提出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的冻结法施工实时监测方法.在低温潮湿工作环境下,FBG传感器比传统电子式传感器在精度、灵敏度以及稳定性等方面存在较大优势.基于此,首次提出了整合FBG传感器的冷冻监测管设计方案及安装方法.通过在联络通道冻土帷幕左右两侧监测孔内布置FBG传感器,对冻结法施工过程中的冻土温度和应变进行实时监测.根据FBG传感原理并采用小波变换去噪方法对原始温度和应变监测数据进行分析,获得了冻土温度和应变沿厚度和深度方向的分布模式,为进一步认识冻土帷幕的形成和发展规律提供依据. 展开更多

关键词 冻结法 光纤布拉格光栅 传感器 地铁隧道 联络通道 小波变换

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光子晶体光纤光栅模式截止与高阶模的谐振条件 被引量：7

18

作者 李燕 刘建国 +4 位作者 开桂云 薛力芳 刘艳格 王志 董孝义 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期147-150,共4页

采用光束传播法研究了实心掺锗光子晶体光纤布拉格光栅(PCFBG)的模式截止特性。结果表明掺锗光子晶体光纤的归一化频率V与归一化间距Λ/λ和归一化孔径d/Λ有关。而且相对于纯硅的光子晶体光纤,其单模多模边界面向归一化孔径值较小的方... 采用光束传播法研究了实心掺锗光子晶体光纤布拉格光栅(PCFBG)的模式截止特性。结果表明掺锗光子晶体光纤的归一化频率V与归一化间距Λ/λ和归一化孔径d/Λ有关。而且相对于纯硅的光子晶体光纤,其单模多模边界面向归一化孔径值较小的方向位移。并给出了在光子晶体光纤光栅中激发高阶谐振的条件:相位匹配条件、光栅区的电场交迭和关系不等式VPCF>π。 展开更多

关键词 掺锗光子晶体光纤 光纤布拉格光栅 模式特性 光束传播法

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改进的光纤布喇格光栅应变传感器理论模型

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作者 卫延 王燕花 简水生 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期37-40,62,共5页

采用微扰法,从FBG受到应力产生应变以后模式场变化的角度,探讨了传输常数和有效折射率的变化,同时对FBG的应变灵敏度系数得出了更精确的结果.研究发现,在1 520 nm到1 610nm波长范围内,轴向应变灵敏度系数介于0.784 4到0.784 6之间,横向... 采用微扰法,从FBG受到应力产生应变以后模式场变化的角度,探讨了传输常数和有效折射率的变化,同时对FBG的应变灵敏度系数得出了更精确的结果.研究发现,在1 520 nm到1 610nm波长范围内,轴向应变灵敏度系数介于0.784 4到0.784 6之间,横向应变灵敏度系数介于0.706 5到0.706 7之间,波长漂移跟应变大小有很好的线性关系,波导效应引起的波长漂移是应变的二阶小量,数值很小,对于FBG受轴向应力的情形可以忽略.FBG中心波长漂移的应变灵敏度系数跟布喇格波长的应变灵敏度系数近似相等. 展开更多

关键词 光纤传感器 应变传感器 微扰法 光纤布拉格光栅(FBG)

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基于NSGA-Ⅱ传感位置优化的曲面重构及误差补偿方法 被引量：1

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作者 尚秋峰 张晓旭 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期26-36,共11页

通过优化光纤布拉格光栅形状传感技术中传感点位置和补偿重构结果来提高薄层合金板三维形状重构精度。通过ANSYS workbench建立合金板仿真模型,提取应变和位移模态振型,根据模态置信准则、转换矩阵稳定性和模态振型相似性分别设计了三... 通过优化光纤布拉格光栅形状传感技术中传感点位置和补偿重构结果来提高薄层合金板三维形状重构精度。通过ANSYS workbench建立合金板仿真模型,提取应变和位移模态振型,根据模态置信准则、转换矩阵稳定性和模态振型相似性分别设计了三个目标函数,采用快速和精英机制的多目标遗传算法优化传感器位置。将镍钛合金板弯曲成不同曲率半径的弧形,利用光纤布拉格光栅中心波长漂移量和线性插值算法计算得出不同形状下的结构应变,重构合金板形状,均方根误差和最大误差相较于单目标优化算法分别减小30%和15%。利用粒子群优化径向基函数神经网络算法拟合误差与位移的关系实现误差补偿,均方根误差和最大误差比无补偿时分别减小了90%和70%,最大相对百分比误差仅为5%,提高了三维形状重构算法精度。 展开更多

关键词 光纤传感 光纤布拉格光栅 粒子群优化径向基函数 形状重构 模态法 多目标优化 误差补偿

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