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分离应变和温度的差动式光纤Bragg光栅传感器 被引量:17
1
作者 李川 孙宇 +2 位作者 吴晟 李俊 袁辉 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2004年第3期53-54,共2页
作为传感元件,被光纤Bragg光栅测量的物理量的信息是一种波长编码的绝对测量,然而,其本质的限制是对多变量的交叉敏感。实验表明:温度波动严重干扰了应变式光纤Bragg光栅传感器的测量,拉、压应变的标准误差为0 21nm和0 20nm.根据粘贴于... 作为传感元件,被光纤Bragg光栅测量的物理量的信息是一种波长编码的绝对测量,然而,其本质的限制是对多变量的交叉敏感。实验表明:温度波动严重干扰了应变式光纤Bragg光栅传感器的测量,拉、压应变的标准误差为0 21nm和0 20nm.根据粘贴于悬臂梁上、下表面的光纤光栅的Bragg波长响应温度和应变的差异,分离了应变和温度的耦合信号,拉、压应变的标准误差降低到了0 005nm和0 20nm.根据粘贴于悬臂梁上、下表面的光纤光栅的Bragg波长响应温度和应变的差异,分离了应变和温度的耦合信号,拉、压应变的标准误差降低到了0 05nm和0 07nm.值得注意地是:在该机械补偿方案中,温度检测不是必需的。 展开更多
关键词 应变式光纤bragg光栅传感器 bragg波长 耦合信号 温度 应变
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粘接层弹性模量对光纤Bragg光栅传感器应变传递性能的影响 被引量:14
2
作者 吴俊 陈伟民 +2 位作者 章鹏 刘立 刘浩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2941-2946,共6页
考虑光纤Bragg光栅(FBG)粘接层的材料特性会直接影响FBG传感器的应变测量精度,本文根据粘接层应变传递模型,结合应变传递系数K的表达公式,在确定粘接层结构尺寸参数的前提下,仿真分析了粘接层弹性模量对应变传递系数K的影响。分析结果表... 考虑光纤Bragg光栅(FBG)粘接层的材料特性会直接影响FBG传感器的应变测量精度,本文根据粘接层应变传递模型,结合应变传递系数K的表达公式,在确定粘接层结构尺寸参数的前提下,仿真分析了粘接层弹性模量对应变传递系数K的影响。分析结果表明,金属材料的应变传递效率明显优于有机胶的应变传递效率。进行了传递效果评价对比试验,结果表明,铅粘接层的应变传递系数维持在0.98左右,环氧树脂粘接层的应变传递系数维持在0.90左右,前者比后者的应变传递效率提高了约8.9%,显示将粘接材料由环氧树脂改进为铅后,可大大提高应变测量的精度,更加充分发挥光纤器件自身优越的应变测量能力。 展开更多
关键词 光纤传感 光纤bragg光栅传感器 粘接层 弹性模量 应变传递系数
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贴片式光纤Bragg光栅应变传感器 被引量:9
3
作者 李川 吴晟 +2 位作者 刘建平 龙昊波 李俊 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2005年第7期3-4,共2页
为解决因光纤的圆柱型结构所带来的粘贴问题,引入了粘贴式光纤Bragg光栅应变传感器。该传感器被粘贴于可通过加载载荷的方式产生应变的等强度悬臂梁的表面,并用光谱仪获得了光纤Bragg光栅的反射谱。实验表明Bragg波长对荷载产生的波长... 为解决因光纤的圆柱型结构所带来的粘贴问题,引入了粘贴式光纤Bragg光栅应变传感器。该传感器被粘贴于可通过加载载荷的方式产生应变的等强度悬臂梁的表面,并用光谱仪获得了光纤Bragg光栅的反射谱。实验表明Bragg波长对荷载产生的波长偏移分别为0.901nm/μm和-0·902nm/μm.计算表明:Bragg波长偏移量的最大标准误差为0·003nm.结果表明该传感器可满足建筑工程结构检测中对测量精度要求。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 应变 传感器 粘贴 悬臂梁
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一种封装的光纤Bragg光栅应变传感器 被引量:10
4
作者 万里冰 张博明 +3 位作者 王殿富 武湛君 赵雪峰 周智 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期385-387,共3页
采用不锈钢管对光纤布喇格 (Bragg)光栅进行封装 ,封装后的光纤光栅作为应变传感器 ,灵敏系数为1 .1 9pm / με ,Bragg中心反射波长与应变呈良好的线性关系。传感器能够与被测结构紧密结合 ,保证应变的有效传递 ,便于安装 ,适于实际工... 采用不锈钢管对光纤布喇格 (Bragg)光栅进行封装 ,封装后的光纤光栅作为应变传感器 ,灵敏系数为1 .1 9pm / με ,Bragg中心反射波长与应变呈良好的线性关系。传感器能够与被测结构紧密结合 ,保证应变的有效传递 ,便于安装 ,适于实际工程中的应用。 展开更多
关键词 应变传感器 光纤bragg光栅 封装 温度补偿 不锈钢管
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低温敏的双管式光纤Bragg光栅应变传感器的研究 被引量:7
5
作者 薛俊华 李川 +4 位作者 陈富云 肖元强 司兴登 熊新 周亚平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1387-1391,共5页
机械构件由于荷载会产生应变,根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及所受荷载状况。研制了一种降低温度敏感性的双金属管光纤Bragg光栅应变传感器。利用内、外管材料热膨胀系数的差值,抵消光纤Bragg光栅由于热膨胀和热光效应引起... 机械构件由于荷载会产生应变,根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及所受荷载状况。研制了一种降低温度敏感性的双金属管光纤Bragg光栅应变传感器。利用内、外管材料热膨胀系数的差值,抵消光纤Bragg光栅由于热膨胀和热光效应引起的波长偏移,实现在应变测量过程中的温度补偿。内、外管之间采用螺纹结构连接,通过调整内管旋入外管的螺纹长度来调节传感器的测量范围和温度补偿效果。实验表明,该传感器的温度灵敏系数为2.62 pm/℃,是裸光栅温度灵敏度的25%;应变灵敏系数为1.215 pm/με,非线性误差为0.8%FS,滞后误差为3.6%FS,重复性误差为2.86%FS。 展开更多
关键词 应变传感器 低温敏 温度补偿 双金属管 光纤bragg光栅
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光纤Bragg光栅传感器测试技术研究进展与展望(Ⅰ):应变、温度测试 被引量:40
6
作者 李爱群 周广东 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1298-1306,共9页
综述了土木工程中用于结构应变和温度测试的各种光纤Bragg光栅传感器的研究现状,对其存在的问题进行了分析并指出其发展方向.从传感器制作方面分类介绍了管式、基片式和嵌入式封装应变传感器,增敏型和不受应变干扰的温度传感器,应变和... 综述了土木工程中用于结构应变和温度测试的各种光纤Bragg光栅传感器的研究现状,对其存在的问题进行了分析并指出其发展方向.从传感器制作方面分类介绍了管式、基片式和嵌入式封装应变传感器,增敏型和不受应变干扰的温度传感器,应变和温度同时测量传感器的最新成果.并概括了各种传感器的基本原理,总结了其优点和不足.通过对光纤光栅传感器特点和土木工程结构测试需求的综合分析,指出光纤光栅传感器在混凝土中的埋入技术及光纤光栅传感器的实用性、在结构中的优化布置、耐久性和长期稳定性等问题还需要进一步研究. 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 传感器 结构测试 结构健康监测
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基于光纤Bragg光栅应变传感器的量测锚杆拉力研究 被引量:4
7
作者 赵成均 庄君刚 +3 位作者 徐树振 王敏吉 李英娜 李川 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第4期37-40,共4页
由于被锚固结构自身的风化作用和锚杆自身的受力,蠕动变形等会改变锚杆的受力状态。为了实时反映锚杆的受力状态,将光纤Bragg光栅应变传感器通过引脚沿轴向焊接在锚杆的杆体上。由于锚杆杆体受力带动光纤Bragg光栅应变传感器引脚间距发... 由于被锚固结构自身的风化作用和锚杆自身的受力,蠕动变形等会改变锚杆的受力状态。为了实时反映锚杆的受力状态,将光纤Bragg光栅应变传感器通过引脚沿轴向焊接在锚杆的杆体上。由于锚杆杆体受力带动光纤Bragg光栅应变传感器引脚间距发生变化,使得应变传感器内的光纤Bragg光栅中心波长发生移位。通过对光纤Bragg光栅中心波长移位量的测量,可以实现对锚杆轴向拉力的在线监测。锚杆拉力试验表明:拉力灵敏度为6.5 pm/kN,线性度为1.78%FS。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 锚杆 应变传感器 拉力 波长移位
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大应变光纤Bragg光栅传感器的研究 被引量:7
8
作者 吴堃 李川 +3 位作者 李英娜 许晓平 许江淳 陈焰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1141-1145,共5页
在通信光纤的长期允许应变为3 000με的基础上,研制了一种测量应变范围为0~6 000με的大应变光纤Bragg光栅传感器。在外加应力的作用下,固定支点的相对位置发生变化,从而带动应变管发生轴向形变,导致了粘贴在调节管两端的光纤Bragg... 在通信光纤的长期允许应变为3 000με的基础上,研制了一种测量应变范围为0~6 000με的大应变光纤Bragg光栅传感器。在外加应力的作用下,固定支点的相对位置发生变化,从而带动应变管发生轴向形变,导致了粘贴在调节管两端的光纤Bragg光栅按比例产生了Bragg波长移位。通过荷载,对大应变光纤Bragg光栅传感器进行拉伸,实验表明,该传感器的载荷响应灵敏度为1.783 pm/kg,应变灵敏度为0.685 pm/με,最大应变可达5 250με。 展开更多
关键词 应变传感器 光纤bragg光栅 应变减敏 bragg波长 调节管 紧固管
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光纤Bragg光栅粘贴式应变传感器的研究 被引量:7
9
作者 杜彦良 刘晨曦 李剑芝 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期10-12,共3页
在分析光纤Bragg光栅的温度应变交叉敏感机理的基础上,设计并制作了一种新型的具有温度补偿和应变增敏效果的光纤Bragg光栅表面粘贴式应变传感器。实验结果表明:传感器的应变敏感性增至原来的1.6倍,温度敏感性降低至封装前的17%,具有良... 在分析光纤Bragg光栅的温度应变交叉敏感机理的基础上,设计并制作了一种新型的具有温度补偿和应变增敏效果的光纤Bragg光栅表面粘贴式应变传感器。实验结果表明:传感器的应变敏感性增至原来的1.6倍,温度敏感性降低至封装前的17%,具有良好的温度补偿和应变增敏效果;该传感器可用于对铁路铁轨、桥梁、隧道等的健康监测。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 应变传感器 温度补偿 应变增敏
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一种耐高温光纤Bragg光栅温度传感器 被引量:18
10
作者 王宏亮 张晶 +1 位作者 乔学光 王瑜 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期964-966,共3页
分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0~230℃,且具有... 分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0~230℃,且具有很高的稳定性,经10次等精度测量,其灵敏度值的波动不超过0.06%。可应用于高温环境下测量温度的变化。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 温度传感器 耐高温 线性度
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大范围光纤Bragg光栅压力传感器增敏实验研究 被引量:9
11
作者 冯德全 乔学光 +3 位作者 王宏亮 周红 罗小东 刘颖刚 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1273-1276,共4页
鉴于钛合金材料具有低弹性模量、受温度影响小等特性,设计制作了一种以钛合金管作为光纤Bragg光栅应变增敏衬底元件的高压压力传感器件.通过与电阻应变计实时监控的对比,从实验上研究了光纤Bragg光栅的中心波长偏移对调谐压强的响应... 鉴于钛合金材料具有低弹性模量、受温度影响小等特性,设计制作了一种以钛合金管作为光纤Bragg光栅应变增敏衬底元件的高压压力传感器件.通过与电阻应变计实时监控的对比,从实验上研究了光纤Bragg光栅的中心波长偏移对调谐压强的响应.结果表明:这种增敏设计,具有良好的线性响应和可重复性,且与理论推导结果吻合较好.增敏后对压力的响应灵敏度可达0.034nm/MPa,测压量程可达0~40MPa,甚至更宽. 展开更多
关键词 导波与光纤光学 光纤bragg光栅 电阻应变 压强传感器 增敏
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一种新颖封装的耐高温光纤Bragg光栅温度传感器 被引量:11
12
作者 禹大宽 乔学光 +2 位作者 贾振安 孙安 王敏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期232-234,共3页
分析了光纤Bragg光栅的传感原理,将光纤光栅置于细钢管通过一种耐高温胶粘结细钢管两端使光纤光栅在高温下不脱落,并通过细钢管上的中间螺纹给光纤光栅施加预应力,使光纤光栅在温度变化过程中一直保持张紧状态,保证传感器有很好的重复... 分析了光纤Bragg光栅的传感原理,将光纤光栅置于细钢管通过一种耐高温胶粘结细钢管两端使光纤光栅在高温下不脱落,并通过细钢管上的中间螺纹给光纤光栅施加预应力,使光纤光栅在温度变化过程中一直保持张紧状态,保证传感器有很好的重复性和良好的线性.实验结果表明该FBG光纤光栅温度传感器灵敏度为0.0252nm/℃,有良好的重复性和线性,温度测量范围达200℃以上,可应用在高温环境测量温度的变化. 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 温度传感器 耐高温
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基于等强度悬臂梁的光纤Bragg光栅低频加速度传感器 被引量:10
13
作者 李川 罗忠富 +4 位作者 李英娜 万舟 陈焰 许晓平 许江淳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第4期4-5,44,共3页
由于粘贴于等强度悬臂梁的光纤Bragg光栅受振动质量块驱动而产生应变,一种光纤Bragg光栅低频加速度传感器被研制和定义为基座运动引起的单自由度系统的受迫振动模型。模型计算表明该加速度传感器的固有频率fn为16.96 Hz.固定于激振器的... 由于粘贴于等强度悬臂梁的光纤Bragg光栅受振动质量块驱动而产生应变,一种光纤Bragg光栅低频加速度传感器被研制和定义为基座运动引起的单自由度系统的受迫振动模型。模型计算表明该加速度传感器的固有频率fn为16.96 Hz.固定于激振器的光栅加速度传感器受正弦激励。加入硅油后,光栅加速度传感器的频响范围从原来的3-11Hz增大为3-22 Hz.试验结果表明:当激励振动频率接近系统固有振动频率时,阻尼系统决定了传感器的工作范围。然而,由于悬臂梁的粗端固定在基座上,传感器的频响受限于悬臂梁的固有频率。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤bragg光栅 等强度悬臂梁 振动质量块 加速度传感器 固有频率 频率响应
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一种差动式光纤Bragg光栅渗压、温度双参量传感器 被引量:7
14
作者 肖元强 李得利 +3 位作者 李川 李英娜 谢涛 赵振刚 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2251-2256,共6页
设计了一种差动式双光纤Bragg光栅渗压、温度双参量传感器。在渗压作用下,波纹管产生一个轴向位移,并传递给等强度悬臂梁的自由端,使等强度悬臂梁产生一个挠度变化,带动粘贴在悬臂梁上下表面的光纤Bragg光栅的中心波长发生移位。通过检... 设计了一种差动式双光纤Bragg光栅渗压、温度双参量传感器。在渗压作用下,波纹管产生一个轴向位移,并传递给等强度悬臂梁的自由端,使等强度悬臂梁产生一个挠度变化,带动粘贴在悬臂梁上下表面的光纤Bragg光栅的中心波长发生移位。通过检测两只光纤Bragg光栅中心波长的差值来获得渗压;通过检测两只光纤Bragg光栅中心波长的平均值来获得环境温度。传感器测试表明,传感器对渗压的灵敏度为1.982 nm/MPa,线性度约为0.97%,重复性为1.5%;传感器对温度的灵敏度为0.009 5 nm/℃,线性度约为3.4%。该传感器利用差动结构并结合适当的数据处理实现了对渗压与温度的双参量检测。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 差动式 渗压传感器 温度传感器
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冲击荷载下基于埋入式光纤光栅传感器的混凝土动态应变测试 被引量:10
15
作者 余尚江 陈显 杨吉祥 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期112-116,共5页
为实现冲击荷载下混凝土材料内动态应变的直接测量,研制了基于光纤Bragg光栅的混凝土光纤光栅应变传感器。将光纤光栅传感器埋入混凝土试件在SHPB装置上进行了冲击试验,由光纤传感器和粘贴于试件表面的电阻应变计分别测量了试件内和表... 为实现冲击荷载下混凝土材料内动态应变的直接测量,研制了基于光纤Bragg光栅的混凝土光纤光栅应变传感器。将光纤光栅传感器埋入混凝土试件在SHPB装置上进行了冲击试验,由光纤传感器和粘贴于试件表面的电阻应变计分别测量了试件内和表面的动态应变。利用测量结果分析了混凝土在冲击荷载下的动态应力应变响应。对测量结果的分析和比较表明,采用埋入光纤传感器来实现混凝土结构内应变直接测量的方法可行、合理,研制的光纤光栅传感器适合于混凝土内动态应变测量,可更广泛地应用于混凝土、岩石等介质的动态性能试验及结构的动态响应测试中。 展开更多
关键词 光纤光栅传感器 光纤bragg光栅 冲击 SHPB装置
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双光纤Bragg光栅用于FBG型传感器的温度补偿 被引量:8
16
作者 王海平 陈荣 +2 位作者 林斌 谢树森 程敏 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期218-220,共3页
理论分析了FBG型传感器的温度应变交叉敏感机制,利用温度和应变响应相同的光栅对实现了光纤Bragg光栅应力/应变传感器的温度补偿,有效的消除了交叉敏感对FBG型传感器测量精度的影响,有利于光纤Bragg光栅传感器的实用化。
关键词 光纤bragg光栅 传感器 交叉敏感 温度补偿 FBG型
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光纤Bragg光栅倏逝波传感器 被引量:13
17
作者 赵明富 黄德翼 +2 位作者 罗彬彬 矫雷子 周斌 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 2010年第10期46-50,共5页
提出光纤Bragg光栅(FBG)倏逝波传感器测量化学溶液折射率的方案,研究Bragg反射波长的漂移量与光栅包层直径之间的关系,理论分析得出:光栅包层直径越小,Bragg波长的漂移量受外界折射率变化的影响越大。用氢氟酸溶液腐蚀光栅包层的方法,... 提出光纤Bragg光栅(FBG)倏逝波传感器测量化学溶液折射率的方案,研究Bragg反射波长的漂移量与光栅包层直径之间的关系,理论分析得出:光栅包层直径越小,Bragg波长的漂移量受外界折射率变化的影响越大。用氢氟酸溶液腐蚀光栅包层的方法,制作不同包层直径的光纤Bragg光栅倏逝波传感器。实验表明:在相同的外部折射率变化范围内,光栅直径越小,传感器的折射率灵敏度越高,实验结果与理论分析一致。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅(FBG) 倏逝波 折射率传感器 灵敏度
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光纤Bragg光栅温度传感器在硅橡胶绝缘子温度特性研究中的应用 被引量:5
18
作者 庄君刚 闫思安 +5 位作者 刘江 张旭 赵振刚 李英娜 谢涛 李川 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期627-631,共5页
当硅橡胶绝缘子长期工作在恶劣的环境中时,会导致硅橡胶绝缘子产生发热现象。为了检测硅橡胶绝缘子的工作温度,将光纤Bragg光栅分别粘贴于硅橡胶绝缘子的上、下两端和伞群部分。温度特性实验结果表明:在15 kV电压作用下,硅橡胶绝缘子温... 当硅橡胶绝缘子长期工作在恶劣的环境中时,会导致硅橡胶绝缘子产生发热现象。为了检测硅橡胶绝缘子的工作温度,将光纤Bragg光栅分别粘贴于硅橡胶绝缘子的上、下两端和伞群部分。温度特性实验结果表明:在15 kV电压作用下,硅橡胶绝缘子温度发生变化,从而使得光纤Bragg光栅中心波长产生相应的移位。金属棒上、下两端和伞群部分在无污染情况下温升分别为1.8℃、2.1℃和0.5℃;在凝露情况下温升分别为2.3℃、2.7℃和0.7℃;在Ⅱ级污秽等级情况下温升分别为3.5℃、4.1℃和0.9℃;破坏后的伞群部分在三种情况下的温升分别为4.9℃、5.5℃和7.1℃。光纤Bragg光栅温度传感器可有效的检测硅橡胶绝缘子的工作温度,反映硅橡胶绝缘子的工作状态。 展开更多
关键词 温度测量 光纤bragg光栅 温度传感器 硅橡胶绝缘子
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光纤Bragg光栅传感器在土木工程中的应用 被引量:7
19
作者 梁磊 姜德生 +1 位作者 周雪芳 陈大雄 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2003年第2期86-89,共4页
在介绍了光纤Bragg光栅传感器的基本原理和解调方法后 ,对光纤Bragg光栅传感器在土木工程中的国内外的应用作了详细的综述 ,探讨了光纤Bragg光栅传感器用于土木工程检测时的一些关键问题 。
关键词 土木工程 应用 光纤 bragg光栅传感器 传感原理 位移监测 裂缝探测 振动检测 批量生产 精度
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双波长高灵敏度Bragg光纤光栅压力传感器 被引量:3
20
作者 刘丽辉 赵启大 +6 位作者 张昊 王志 金龙 赵路明 陈少华 张伟刚 董孝义 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期319-320,305,共3页
关键词 bragg光纤光栅 双波长 封装结构 高灵敏度 压力传感器 MP 长高 低压力 范围 制作
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