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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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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
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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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基于EFBG的海水入侵地下水盐度监测模拟试验研究
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作者 方锦辉 郭君仪 +3 位作者 姜洪涛 施斌 孙梦雅 魏广庆 《工程地质学报》 北大核心 2025年第3期1206-1215,共10页
海水入侵是沿海地区不可忽视的重大灾害,将导致水质恶化、土壤盐渍化等问题,因此,地下水盐度的原位及实时监测具有重要意义。本文提出了一种基于FBG(Fiber Bragg Grating)滤波特性的盐度传感器。采用化学腐蚀法腐蚀光纤包层,使FBG对外... 海水入侵是沿海地区不可忽视的重大灾害,将导致水质恶化、土壤盐渍化等问题,因此,地下水盐度的原位及实时监测具有重要意义。本文提出了一种基于FBG(Fiber Bragg Grating)滤波特性的盐度传感器。采用化学腐蚀法腐蚀光纤包层,使FBG对外界折射率敏感,从而实现盐度传感。通过MATLAB软件模拟了不同腐蚀程度的FBG的中心波长与盐度的关系,验证了该方法在理论上的可行性。同时对EFBG(Etched Fiber Bragg Grating)分别进行温度和盐度灵敏度的测试,并引入一根未腐蚀的FBG进行温度补偿,实现盐度和温度的同时测量。试验结果表明:不同腐蚀程度的EFBG的波长漂移量与盐度均成线性关系,在一定范围内腐蚀程度越高,盐度灵敏度系数越大,最大可达29.432 pm/%,证明了EFBG对海水盐度测量具有一定可行性。最后提出了一种适用于地下水盐度原位监测的封装方法,为沿海地区海水入侵的研究提供了一种新的测量手段。 展开更多
关键词 Efbg(Etched fiber bragg grating) 海水盐度 模拟试验 可行性
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Application of fiber Bragg grating sensor network in aluminum reduction tank shell temperature monitoring 被引量:5
5
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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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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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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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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面向水下深度检测的增敏型FBG传感器设计
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作者 梁芳 廖建军 +3 位作者 荀燕琴 付建梅 张琼 丁伟杰 《激光与红外》 北大核心 2025年第7期1148-1154,共7页
在水下深度检测中,为了提高水下深度检测的灵敏度和稳定性,设计了一种增敏型封装结构。该封装采用了增敏桥与空腔结构结合的新式设计,用于提高FBG传感器的灵敏度。该结构将FBG1固定于柔软的硅胶顶盖与增敏桥连接处,并紧贴密封胶装。将F... 在水下深度检测中,为了提高水下深度检测的灵敏度和稳定性,设计了一种增敏型封装结构。该封装采用了增敏桥与空腔结构结合的新式设计,用于提高FBG传感器的灵敏度。该结构将FBG1固定于柔软的硅胶顶盖与增敏桥连接处,并紧贴密封胶装。将FBG2固定于坚硬的密封外壳底部,从而构成一个空腔型增敏结构。FBG1对水深造成的水压十分敏感,推导了FBG1波长变化与水深的函数关系。FBG2完成对FBG1温度偏移的补偿。仿真分析了水深与结构参数的对应关系,对比了增敏桥在不同外力条件下的变形程度。实验在1.8 m深泳池中对该传感器及传统多层结构型FBG传感器进行对比测试。结果显示,传统结构的波长总变化量为1.524 nm,深度灵敏度为8.4 pm/cm。而增敏优化后波长总变化量可达3.312 nm,深度灵敏度提高至18.4 pm/cm,且平均误差减少了28.9%。验证了增敏型优化设计的可行性。 展开更多
关键词 光纤光栅 水下深度检测 增敏设计 应力场分布
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基于FBG传感技术的混凝土开裂损伤研究
10
作者 李建新 朱伟 +2 位作者 任建乔 李智强 丁国平 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期17-20,共4页
为了解决混凝土结构开裂损伤难以定位和定量监测的问题,利用混凝土塑性损伤模型确定了损伤因子取值并验证了其准确性;基于光纤传感监测裂缝的原理,推导并验证了光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器监测裂缝开展的理论关系。实验结果表明:FBG... 为了解决混凝土结构开裂损伤难以定位和定量监测的问题,利用混凝土塑性损伤模型确定了损伤因子取值并验证了其准确性;基于光纤传感监测裂缝的原理,推导并验证了光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器监测裂缝开展的理论关系。实验结果表明:FBG能准确监测裂缝发生和扩展过程中的规律,且理论和实验得出的定量关系近似,满足工程地误差允许。最后,建立了损伤理论下的混凝土结构裂缝开展规律,通过宏观可测的裂缝宽度来表示塑性损伤模型输出的无量纲损伤值。 展开更多
关键词 塑性损伤 光纤传感 光纤布拉格光栅 应变 损伤 裂缝
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黄土含水率DPHP-FBG传感器研究
11
作者 祝越 吴静红 +2 位作者 郭君仪 孙梦雅 贾立翔 《计量学报》 北大核心 2025年第3期442-449,共8页
基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的双探针热脉冲方法(double probe heat pulse,DPHP),研发了DPHP-FBG传感器,用于延安黄土含水率的测定,并分析不同加热时间和不同加热功率对含水率测量结果的影响。研究表明:DPHP-FBG方法... 基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的双探针热脉冲方法(double probe heat pulse,DPHP),研发了DPHP-FBG传感器,用于延安黄土含水率的测定,并分析不同加热时间和不同加热功率对含水率测量结果的影响。研究表明:DPHP-FBG方法可实现非饱和黄土含水率的精确测量,尤其适用于低含水率土体监测。恒定加热功率下,加热时间控制在16 s内时,测量误差随着加热时间的增加而减小。足够加热时间下,加热功率的影响较小,无需采用过高的加热功率,在加热时间为20 s时,30.15 W/m的加热功率即可实现高精度含水率的测量。DPHPFBG法能够实现土壤含水率的远程、实时、精细化监测,为原位土体水分场、土壤水分蒸发和冻融的研究提供了一种新的监测手段。 展开更多
关键词 体积含水率 水分传感器 双探针热脉冲 光纤布拉格光栅法 延安黄土 误差分析
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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
13
《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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基于局部FBG应变计阵列的车辆激励桥梁模态监测
14
作者 段振辉 张发祥 +3 位作者 姜劭栋 孙志慧 刘兆颖 申永旭 《光子学报》 北大核心 2025年第4期137-149,共13页
针对光纤传感器在桥梁模态监测过程中监测成本高、传感器布设困难、施工难度大等问题,提出一种基于局部安装光纤布拉格光栅应变传感器阵列的中小桥梁振动模态在线监测传感系统。设计了一种便于安装的高分辨率长标距光纤光栅应变计阵列,... 针对光纤传感器在桥梁模态监测过程中监测成本高、传感器布设困难、施工难度大等问题,提出一种基于局部安装光纤布拉格光栅应变传感器阵列的中小桥梁振动模态在线监测传感系统。设计了一种便于安装的高分辨率长标距光纤光栅应变计阵列,基于在线监测的应变阵列数据,提出一种灰狼优化算法-变分模态分解的桥梁模态(频率,阻尼比,振型)提取方法。在日照至南阳国家重点高速公路的南宋水干线大桥进行局部安装光纤光栅应变计阵列的过往车辆激励桥梁在线测试,以验证光纤光栅应变计阵列仅布设于桥梁局部位置监测桥梁模态的有效性。结果表明,所设计的光纤光栅应变计阵列能够有效拾取过往车辆激励的应变信号,动态应变分辨率达到0.1με。灰狼优化算法-变分模态分解法能够分离车辆非平稳信号和桥梁谐振信号,一阶模态振型与有限元仿真模拟结果Pearson相关系数为0.95248。将该监测方法与传统电子传感器监测方法进行比较,以传统电子传感器结果作为基准,结果表明在车辆激励下,光纤光栅应变计阵列测得桥梁一阶模态的振动频率误差小于1%,阻尼比的误差小于5%。同时光纤光栅应变计阵列也可以反映温度变化导致的桥梁峰值频率的微小变化。提出的在线监测传感系统和方法在不增加额外传感器的情况下,利用布设于桥梁局部位置的应变传感器阵列提取桥梁模态信息,为在线监测桥梁结构的动力特性,利用少的投入实时获取桥梁结构健康关键信息,提供一种新的方法。 展开更多
关键词 桥梁模态识别 光纤光栅传感器阵列 变分模态分解 信号处理 局部安装
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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
15
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
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FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用研究 被引量:4
16
作者 尚歌 王雁飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1285-1289,共5页
光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器自身应变传递特性和敏感范围波动较大,在应用过程中缺少结合被测结构性能和FBG传感器本身结构特点的应用方法。为此,研究FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用。根据起重机械的内部... 光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器自身应变传递特性和敏感范围波动较大,在应用过程中缺少结合被测结构性能和FBG传感器本身结构特点的应用方法。为此,研究FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用。根据起重机械的内部振动状况构建损伤模型,在FBG传感器光纤的同一位置放置两个不同的Bragg光栅,并根据波长变化采集局部损伤数据,将采集到的数据输入自回归滑动平均模型(Autoregressive Moving Average Model,ARMA)中,提取损伤状态,完成起重机械局部损伤监测。实验结果表明,所提方法的反馈时间低于0.25 ms,监测到的应变数据与实际应变数据差距相近,监测的损伤部位与设定损伤部位一致,证明该方法监测反馈效率和监测精度高,监测效果好,适用于各种环境下的起重机械局部监测工作。 展开更多
关键词 fbg传感器 局部损伤监测 bragg光栅 起重机械 ARMA模型 内部振动
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基于正弦式波纹膜片的压差式FBG静力水准仪 被引量:2
17
作者 朱万旭 吴尧 +2 位作者 黄家柱 李梦果 刘丰荣 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期109-112,共4页
为解决建筑物不均匀沉降长期、可靠监测的问题,基于连通器原理,推导了膜片半径r、刚度K、光纤自由段长度l、波长变化量Δλ_(B)等参数和沉降量的线性关系式。以此设计了带有正弦式波纹膜片的压差式光纤布拉格光栅(FBG)静力水准仪,并通... 为解决建筑物不均匀沉降长期、可靠监测的问题,基于连通器原理,推导了膜片半径r、刚度K、光纤自由段长度l、波长变化量Δλ_(B)等参数和沉降量的线性关系式。以此设计了带有正弦式波纹膜片的压差式光纤布拉格光栅(FBG)静力水准仪,并通过标定试验验证压差式FBG静力水准仪的传感性能。结果表明:此静力水准仪灵敏度不小于13.2 pm/mm,综合误差不大于3.26%,相关性系数均在0.99以上。该型静力水准仪传感性能满足工程结构沉降测量的要求,丰富了FBG静力水准仪的研究,具有理论和现实意义。 展开更多
关键词 静力水准仪 光纤布拉格光栅 不均匀沉降 标定试验 传感器
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基于WOA-ELM的空间分层结构FBG三维振动加速度传感器非线性解耦 被引量:4
18
作者 孙世政 武宇峰 +2 位作者 何江 徐向阳 陈仁祥 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期139-147,共9页
针对三维振动加速度传感器存在的维间耦合干扰问题,以空间分层结构光纤布拉格光栅(FBG)三维振动加速度传感器为研究对象,阐述了三维振动加速度传感的基本原理。其次,构建了振动加速度动态标定实验平台,并分析了传感器的结构耦合特性。最... 针对三维振动加速度传感器存在的维间耦合干扰问题,以空间分层结构光纤布拉格光栅(FBG)三维振动加速度传感器为研究对象,阐述了三维振动加速度传感的基本原理。其次,构建了振动加速度动态标定实验平台,并分析了传感器的结构耦合特性。最后,提出一种基于鲸鱼算法优化极限学习机(WOA-ELM)的神经网络模型并进行了非线性解耦实验,其结果显示,在x、y、z三轴的平均测量误差分别降至1.58%、1.17%、0.95%,平均I类和II类误差最大值分别降至0.73%和0.37%。为验证解耦效果,将WOA-ELM与其他算法等进行解耦效果对比。结果表明,WOA-ELM更有效地降低三维振动加速度传感器的维间耦合干扰,提高测量精度。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 三维振动加速度传感器 维间耦合 鲸鱼优化算法 极限学习机
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基于应变增敏的双层十字型FBG触觉感知单元 被引量:1
19
作者 孙世政 何江 +2 位作者 秦鸿宇 徐向阳 陈仁祥 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期2718-2731,共14页
触觉感知是仿生智能感知的重要内容,为了提高光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)触觉感知灵敏度,结合机器手指尖触觉感知需求,提出了一种应变增敏的FBG触觉感知单元。基于应变增敏机理和触觉感知机理分析,设计了一种基于应变增... 触觉感知是仿生智能感知的重要内容,为了提高光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)触觉感知灵敏度,结合机器手指尖触觉感知需求,提出了一种应变增敏的FBG触觉感知单元。基于应变增敏机理和触觉感知机理分析,设计了一种基于应变增敏的双层十字型FBG触觉感知单元,采用刚性球型多点增压结构进行应变增敏。利用仿真分析方法优化了FBG空间分布,并对感知单元进行了静力学和热力学仿真。最后搭建了触觉感知实验平台,结合机器手完成了温度-力触觉协同感知实验。仿真和实验结果表明,FBG1和FBG2的力触觉感知灵敏度分别为18.069 nm/MPa和1.065 nm/MPa,温度感知灵敏度为11.256 pm/℃和11.153 pm/℃。该触觉感知单元有效提高了触觉感知灵敏度,具有良好的线性度和重复性。 展开更多
关键词 光纤传感 光纤布拉格光栅 应变增敏 双层十字型 触觉感知单元
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基于FBG传感器阵列反演结构振动位移的监测方法 被引量:1
20
作者 黄新敬 程彤遥 +3 位作者 马金玉 张志鹏 黄漪 李健 《光通信技术》 北大核心 2024年第1期7-12,共6页
针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线... 针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线重构算法和获得的应变数据重构结构各点的动态位移,然后运用卡尔曼滤波算法将曲线重构算法导出的位移数据与同位置处的单点加速度数据相融合,获得更为准确的位移数据。实验结果表明:该方法可成功重构出监测结构任意时刻的振动形态,悬臂铝板和简支管道的振动位移重构相对均方根误差分别小于5.5%和7%。 展开更多
关键词 光纤布喇格光栅 振动监测 动态形变 位移 卡尔曼滤波
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