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基于弱反射光纤光栅的温度传感解调系统
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作者 程嘉慧 傅海威 +2 位作者 陈苗 李根 肖家悦 《光通信研究》 北大核心 2025年第3期78-83,共6页
【目的】文章旨在设计并搭建一种针对弱反射光纤布拉格光栅(WFBG)的温度传感解调系统,该系统通过创新的测量流程,实现了对微弱反射信号的高精度采集与处理,旨在提高温度传感的灵敏度和线性度,同时确保系统的稳定性和重复性。【方法】文... 【目的】文章旨在设计并搭建一种针对弱反射光纤布拉格光栅(WFBG)的温度传感解调系统,该系统通过创新的测量流程,实现了对微弱反射信号的高精度采集与处理,旨在提高温度传感的灵敏度和线性度,同时确保系统的稳定性和重复性。【方法】文章首先构建了一个基于光/电转换器的信号采集系统,将WFBG的微弱反射信号转换并放大为电压信号;随后,通过单片机实现了对放大后的电压信号的高效采集,引入误差理论并优化重复测量平均次数,有效降低了随机误差的影响。同时采取措施减少了测量带来的潜在延时,确保快速准确的数据处理;此外,还进行了温度响应特性的实验研究,评估系统在30~80℃范围内的性能。【结果】实验结果表明,文章所提传感解调系统在温度测量范围内表现出了优异的性能。系统的温度灵敏度高达11.55 pm/℃,线性度高达0.99262,表明了其在温度测量上的高精度和良好的线性特性。系统的稳定性与重复性也经过严格测试,进一步证实了其在实际应用场景中的可靠性和有效性。【结论】综上所述,文章成功设计并实现了一种结构简单、成本效益高的WFBG温度传感解调系统,该系统不仅在温度传感方面表现出了高精度和高稳定性,且其创新的结构和优化的测量流程也使其适用于弱光栅传感阵列信号的解调。这一研究成果对于推动光纤传感技术的发展具有重要意义。 展开更多
关键词 反射光纤布拉格光栅 单片机 解调 温度传感
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弱反射光纤光栅水听器拖曳线列阵 被引量:4
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作者 丁朋 黄俊斌 +3 位作者 庞彦东 周次明 顾宏灿 唐劲松 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期46-58,共13页
提出一种细尺寸、大孔径、高增益的弱反射光纤光栅水听器拖曳线列阵。根据匹配干涉方法选用反射率一致、中心波长相同以及3 dB带宽较宽的弱反射光纤光栅阵列;根据水声传感原理确定弱反射光纤光栅阵列的栅距以应用于5~10 Hz甚低频水声信... 提出一种细尺寸、大孔径、高增益的弱反射光纤光栅水听器拖曳线列阵。根据匹配干涉方法选用反射率一致、中心波长相同以及3 dB带宽较宽的弱反射光纤光栅阵列;根据水声传感原理确定弱反射光纤光栅阵列的栅距以应用于5~10 Hz甚低频水声信号探测。采用光纤涂覆机对弱反射光纤光栅阵列二次涂覆,阵列中心波长整体一致漂移,栅距基本不变。采用扎纱机和护套机在二次涂覆弱反射光纤光栅阵列外铺设凯夫拉纤维和聚氨酯保护套形成水听器拖曳线列阵。测试拖曳线列阵水听器单元的声压-相位灵敏度在1 rad/μPa条件下分别为−136.97 dB@5 Hz、−139.64 dB@7.5 Hz、−139.36 dB@10 Hz;分析流噪声引起的水听器自噪声功率谱,拖速为8 m/s、频段为1~100 Hz的谱值在45~95 dB(1μPa2/Hz)范围内。实验和分析结果表明,所提出的弱反射光纤光栅水听器拖曳线列阵甚低频段灵敏度高、流噪声低,有望增强无人航行器的甚低频水声信号探测功能。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 反射 水听器 拖曳线列阵
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基于超弱光栅传感阵列的钻机违法入侵地铁线路识别定位方法 被引量:5
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作者 李盛 邱阳 +2 位作者 南秋明 甘维兵 蒋锦朋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期202-207,共6页
实时监测和及时报警地铁线路上方钻机的违法入侵对地铁安全管理十分重要。分布式光纤传感技术是一种满足长距离、远程实时监测需求的有效手段。为及时发现和定位地铁线路上方钻机违法入侵,超弱光栅传感阵列被用于采集钻机入侵事件引起... 实时监测和及时报警地铁线路上方钻机的违法入侵对地铁安全管理十分重要。分布式光纤传感技术是一种满足长距离、远程实时监测需求的有效手段。为及时发现和定位地铁线路上方钻机违法入侵,超弱光栅传感阵列被用于采集钻机入侵事件引起的分布式振动响应。基于钻机设备发动机的振动信号特征,提出了可实时识别并定位钻机违法入侵的方法。现场试验结果表明,提出方法具有抵抗地面及地下交通荷载干扰的能力,可以及时、准确地识别和定位模拟的钻机违法入侵事件。 展开更多
关键词 违法入侵 地铁隧道 光纤布拉格光栅 分布式振动 钻机
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滑坡光纤神经感测系统:技术与应用 被引量:1
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作者 马宁 李韶凯 +2 位作者 田峰 叶霄 朱鸿鹄 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期26-38,共13页
滑坡灾害在我国分布广泛,实施有效的监测预警和风险管理措施是该领域防灾减灾的关键。近几十年来,分布式光纤传感技术(distributed fiber optic sensing,简称DFOS)在滑坡监测领域取得了显著进展,相较于常规监测方法具有分布式、长距离... 滑坡灾害在我国分布广泛,实施有效的监测预警和风险管理措施是该领域防灾减灾的关键。近几十年来,分布式光纤传感技术(distributed fiber optic sensing,简称DFOS)在滑坡监测领域取得了显著进展,相较于常规监测方法具有分布式、长距离、大量程和多参量监测的优势。首先介绍了几种有代表性的光纤传感技术,提出滑坡光纤神经感测系统的概念,并详细阐述了各类光纤传感器的工作原理及其布设工法。在此基础上,介绍了2个利用超弱反射光纤布拉格光栅(ultra-weak fiber Bragg grating,简称UWFBG)监测技术的典型滑坡案例,并进一步讨论了当前存在的技术瓶颈。案例分析结果表明,光纤神经感测系统能实现远程、实时、高精度的地下多参量数据采集,可准确探测潜在滑面及其他关键界面位置,界面处的多物理量变化为揭示滑坡地下演化过程提供了重要的数据支持,为滑坡预测预警提供了新的思路。 展开更多
关键词 光纤神经 滑坡灾害 演化过程 多场监测 光纤传感技术 反射光纤布拉格光栅(uwfbg)
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海床风电桩偏转分布式监测与智能预测研究
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作者 潘文栋 施斌 +2 位作者 孟志浩 韩贺鸣 魏广庆 《高校地质学报》 北大核心 2025年第3期312-323,共12页
海床风电桩通常安装在工程性质较差的近海软土地层中,在外部复杂荷载的作用下容易发生较大偏转甚至失稳,影响整个风电系统的正常运转。在现有的风电桩稳定性研究中,对偏转的监测和预测是最经济有效的方法之一。鉴于传统监测方法的不足... 海床风电桩通常安装在工程性质较差的近海软土地层中,在外部复杂荷载的作用下容易发生较大偏转甚至失稳,影响整个风电系统的正常运转。在现有的风电桩稳定性研究中,对偏转的监测和预测是最经济有效的方法之一。鉴于传统监测方法的不足以及风电桩偏转变化的非线性,该文提出了一种基于超弱光纤光栅(UWFBG)和机器学习(ML)的海床风电桩偏转监测和预测新方法,并将其应用于山东半岛的一个海床风电桩案例研究中。利用UWFBG成功获得沿风电桩的连续应变数据,计算出风电桩的最大偏转角0.35°;分析了风速、风向和潮汐等荷载影响因素与桩顶转角之间关系,发现在盛行风向下,桩顶转角与风速呈正相关,与潮汐振幅呈负相关;在此基础上建立了EEMD-PSO-SVR预测模型并成功对风电桩偏转进行了预测,与实测值相比,预测结果均方根误差和平均绝对误差分别为分别为0.0438°和0.0358°,验证了所提出预测模型的准确性。 展开更多
关键词 海上风电桩 光纤光栅(uwfbg) 偏转监测 机器学习(ML) EEMD-PSO-SVR
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