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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
1
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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三元乙丙橡胶基底分布式光纤布里渊散射漏油传感器的研究
2
作者 尉婷 吴冰冰 +2 位作者 刘颖刚 罗俊 罗小东 《传感技术学报》 北大核心 2025年第2期368-372,共5页
研制了一种基于BOTDA技术的三元乙丙橡胶基底的分布式光纤布里渊散射油敏传感器,可在分钟量级精准检测并定位小规模漏油事件,灵敏度高,可重复使用。将三元乙丙橡胶(EPDM)基底的油敏传感器沿模拟输油管线下方油槽内铺设,用布里渊光时域... 研制了一种基于BOTDA技术的三元乙丙橡胶基底的分布式光纤布里渊散射油敏传感器,可在分钟量级精准检测并定位小规模漏油事件,灵敏度高,可重复使用。将三元乙丙橡胶(EPDM)基底的油敏传感器沿模拟输油管线下方油槽内铺设,用布里渊光时域分析仪(BOTDA)实时监测浸油后传感光纤中布里渊散射频移,测试数据表明布里渊散射频率随时间响应灵敏度为2.5 MHz/min,可在2 min内发现并定位漏油事件,空间分辨率为1 m,漏油传感器可重复使用。实验证明该油敏传感器在长距离输油管线、油库等需长期分布式实时漏油监测的应用具有可行性。 展开更多
关键词 光纤布里渊散射 分布式光纤油敏传感器 漏油传感 三元乙丙橡胶 BOTDA
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基于圆环结构的灵敏度可调光纤光栅应变传感器 被引量：1
3
作者 张媛媛 李瑞亚 +2 位作者 黄俊 魏莉 谭跃刚 《光通信技术》 北大核心 2025年第2期1-6,共6页
为了满足不同场合的应变测量需求,提出了一种基于圆环结构的灵敏度系数可调光纤光栅(FBG)应变传感器。通过调节弹性基片上圆环的几何参数来实现灵敏度的灵活调控,同时利用温度补偿FBG消除环境温度变化对测量结果的干扰。建立了传感器的... 为了满足不同场合的应变测量需求,提出了一种基于圆环结构的灵敏度系数可调光纤光栅(FBG)应变传感器。通过调节弹性基片上圆环的几何参数来实现灵敏度的灵活调控,同时利用温度补偿FBG消除环境温度变化对测量结果的干扰。建立了传感器的理论模型,并研制出一种减敏型FBG应变传感器,通过有限元仿真和实验验证了该传感器的测量性能。实验结果表明:该传感器在±3000με量程范围内的灵敏度为0.49 pm/με,线性相关系数达到0.99以上;同时,其重复性误差为0.68%,迟滞误差为2.96%,显示出良好的稳定性和可靠性。 展开更多
关键词 光纤传感 光纤光栅 应变传感器 灵敏度 温度补偿
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光纤SPR检测曲率、位移和应变的传感器研究进展
4
作者 石晨 滕平平 +5 位作者 王锐 杨欣宇 温兴月 鲁楠 杨兴华 孟霆 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期1-10,共10页
光纤SPR检测物理量传感器是一种基于表面等离子体共振(SPR)的光纤传感器,在传感区未施加特殊温敏材料的情况下,光纤SPR传感器对温度变化的响应较弱,这使得光纤SPR传感器具有独特的优势,能够减少外界温度变化引发的交叉干扰。本文对光纤... 光纤SPR检测物理量传感器是一种基于表面等离子体共振(SPR)的光纤传感器,在传感区未施加特殊温敏材料的情况下,光纤SPR传感器对温度变化的响应较弱,这使得光纤SPR传感器具有独特的优势,能够减少外界温度变化引发的交叉干扰。本文对光纤SPR传感器的基本原理、结构和传感方式进行相关介绍,重点介绍了不同结构光纤SPR探针的制备过程,并介绍起对曲率、位移和应变物理量的传感检测。此外,总结了当前光纤SPR检测物理量传感器面临的挑战和未来的发展方向,进一步就如何提高光纤SPR传感器的性能进行了相关讨论。 展开更多
关键词 光纤SPR 曲率传感 位移传感 应变传感 光纤传感器
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灵敏度可调的基片式光纤光栅应变传感器
5
作者 梁俊喜 常莹 +4 位作者 李元浩 陶雍正 刘佳 贾平岗 安国文 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期312-321,共10页
针对应变测试工况对传感器灵敏度和负量程实时可调的需求,提出了一种基于可调应变片式的光纤光栅(FBG)应变传感器,并对该传感器的灵敏度调节和温度补偿原理进行了理论推导,同时该传感器通过实时改变封装基底结构,可实现负应变量程调节... 针对应变测试工况对传感器灵敏度和负量程实时可调的需求,提出了一种基于可调应变片式的光纤光栅(FBG)应变传感器,并对该传感器的灵敏度调节和温度补偿原理进行了理论推导,同时该传感器通过实时改变封装基底结构,可实现负应变量程调节。实验结果表明,当传感器安装长度L与FBG的粘接长度L_(FBG)相同时,传感器灵敏度为0.594 pm/με,重复性误差为0.75%,迟滞误差为1.377%,通过改变L/L_(FBG)的比值可实现灵敏度从0.350~1.283 pm/με范围内调节,调节后实验灵敏度与理论灵敏度误差值小于4%。通过调节滑片实现了在不同灵敏度下的负量程调节。经温度补偿校正后,监测应变与实际应变的误差不超过3.1%。该研究为实际复杂工况下不同的应变测试需求提供了技术指导。 展开更多
关键词 光纤传感 光纤光栅 应变传感器 可调灵敏度 可调负量程
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基于光纤传感技术的海洋结构冰力传感器研发及应用
6
作者 李伟 呼文佳 +3 位作者 张伟明 贾帅 王欣 张大勇 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第20期8571-8582,共12页
因传统的冰力测量方法存在稳定性和可靠性的局限,而光纤传感技术具有高灵敏度和抗干扰能力,研发了一种基于光纤传感技术的冰力传感器,并评估其在海洋结构现场应用中的有效性。基于光纤传感技术的基本原理和冰力传感器的设计要求,详细描... 因传统的冰力测量方法存在稳定性和可靠性的局限,而光纤传感技术具有高灵敏度和抗干扰能力,研发了一种基于光纤传感技术的冰力传感器,并评估其在海洋结构现场应用中的有效性。基于光纤传感技术的基本原理和冰力传感器的设计要求,详细描述了传感器的研究、设计与安装过程,包括弹性元件的设计计算、光纤传感器的选择与布置、以及数据采集系统的构建,以确保满足冰力测量的精度要求,并在渤海北部海域的观测站进行一个冬季现场冰力测量。成功收集并分析现场冰力数据,评估了传感器的实际监测效果。实验结果表明:该系统在实际应用中表现出良好的稳定性和可靠性,所研发的光纤冰力传感器为海洋工程现场的冰力测量提供了新的可靠技术手段,为进一步的结构健康监测研究奠定了基础。 展开更多
关键词 光纤传感技术 冰力传感器 现场冰力测量 极值静冰力
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光纤Michelson相干地震矢量检波技术
7
作者 徐华 杨雨欣 +1 位作者 衣文索 黄恺阳 《吉林大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第4期1179-1184,共6页
针对地震频发等自然灾害问题,基于对分布式光纤传感技术、 Michelson光纤干涉仪传感原理和基本理论的研究,设计一种矢量地震传感器,该光纤地震传感器敏感部分主要由弹性薄片、质量块、圆环和传感光纤元件构成,对传感器进行应变效应分析... 针对地震频发等自然灾害问题,基于对分布式光纤传感技术、 Michelson光纤干涉仪传感原理和基本理论的研究,设计一种矢量地震传感器,该光纤地震传感器敏感部分主要由弹性薄片、质量块、圆环和传感光纤元件构成,对传感器进行应变效应分析,并对系统整体方案进行设计,用信号发生器模拟地震,信号幅值为1,频率分别为300,500 Hz.结果表明:复合材料是振动薄片的理想材料,可大幅度提高系统的灵敏度,并降低系统误差;检测灵敏度分别为0.08,0.3 g,地震信号的幅度和传感器检测到的信号幅度基本吻合,具有良好的频率响应,可用于检测地震波. 展开更多
关键词 分布式光纤传感 Michelson光纤干涉仪 地震传感器 应变效应
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基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统用于水域航行安防事件识别
8
作者 于淼 何禹潼 +7 位作者 常天英 崔洪亮 党随虎 夏良平 刘黎明 易子川 潘新建 高庆国 《光子学报》 北大核心 2025年第1期29-42,共14页
提出了一种基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统水域行船安防事件识别算法。结合衰落原理判断衰落位置,使用改进的衰落掩码策略让掩码自编码器模型学习到更多正确的信号特征,从而更有效地完成事件识别。开展水域实验,采集行... 提出了一种基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统水域行船安防事件识别算法。结合衰落原理判断衰落位置,使用改进的衰落掩码策略让掩码自编码器模型学习到更多正确的信号特征,从而更有效地完成事件识别。开展水域实验,采集行船安防事件数据,将所提方法与掩码自编码器以及其他模型进行比较。结果表明,衰落掩码自编码器的平均训练准确率为98.34%,比掩码自编码器的增加了4.9%;平均测试准确率为93.01%,比掩码自编码器的增加了6.45%。与其他3种模型相比,衰落掩码自编码器具有更高的训练精度和更快的收敛速度,平均性能指标高出约4.88%~7.62%。结合衰落判别的衰落掩码自编码器模型在稳定性、训练效率和识别准确率方面更具优势,且具有更好的泛化性,适用于水域行船安防事件的识别。 展开更多
关键词 光纤传感器 分布式光纤声学传感 掩码自编码器 水域安防 深度学习
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基于线型光纤光栅阵列传感的引气管道泄漏监测研究
9
作者 曾川 童杏林 +2 位作者 李泽恺 黄文种 史学锋 《激光技术》 北大核心 2025年第2期271-277,共7页
飞机引气管泄漏监测系统主要采用共晶盐电类过热探测器作为其温度传感单元,为了克服该系统现存的电磁兼容性差、测量精度低、响应时间慢等技术瓶颈,对飞机引气管道泄漏探测的线型阵列光纤传感探头进行了研究,采用数学建模与模拟仿真的... 飞机引气管泄漏监测系统主要采用共晶盐电类过热探测器作为其温度传感单元,为了克服该系统现存的电磁兼容性差、测量精度低、响应时间慢等技术瓶颈,对飞机引气管道泄漏探测的线型阵列光纤传感探头进行了研究,采用数学建模与模拟仿真的方法设计了光纤光栅阵列参数及封装结构体等,并进行了实验验证与数学分析。结果表明,该传感探头具备一定的应变免疫与振动抵抗能力,感温分辨率0.1 m,定位精度1.0 m,温度测量精度±3℃,工作温度0℃~180℃。此研究结果可替代共晶盐类泄漏探测传感器,为实现远程分布式轻型飞机的引气泄漏温度测量提供了一种新思路。 展开更多
关键词 光纤光学 飞机引气 光纤布喇格光栅 温度传感 分布式阵列传感器 大量程
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光纤点式分布式多传感信号重构方法研究
10
作者 常海龙 张丕状 《传感技术学报》 北大核心 2025年第5期864-870,共7页
由于点式光纤传感器节点分布较为随机,存在强噪声干扰,导致重构效果不好。为此,提出一种光纤点式分布式多传感信号重构方法。基于多维函数稀疏表示的剪切波变换策略,实现信号二维稀疏化表示和压缩,去除信号中的强背景噪声。将去噪处理... 由于点式光纤传感器节点分布较为随机,存在强噪声干扰,导致重构效果不好。为此,提出一种光纤点式分布式多传感信号重构方法。基于多维函数稀疏表示的剪切波变换策略,实现信号二维稀疏化表示和压缩,去除信号中的强背景噪声。将去噪处理后的信号局部状态估计结果传输到中心节点,进行局部的状态估计,并使用平均一致性策略取得信号的局部信息量,推断出信号的全局信息量,得到信号全局状态估计结果,实现分布式多传感信号重构。结果表明,所提方法可较为完整地呈现了初始信号的时间信息与频率信息,拟合度在0.96以上,均方根误差均值在0.004 W/m^(2)以下,平均峰值信噪比值为38.74 dB,平均重构时间仅为10.52 s,能有效去除大部分干扰噪声,快速完成多传感信号的重构。 展开更多
关键词 点式分布式光纤传感器 多传感信号 稀疏化表示与压缩 平均一致性策略 信号重构
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飞秒激光加工光纤法布里-珀罗干涉仪高温传感器
11
作者 唐前浩 朱一新 +6 位作者 郑怀锦 李生杰 李春波 肖海兵 于永芹 杜晨林 阮双琛 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期283-292,共10页
光纤高温传感技术是一种新型的温度测量技术,在工业领域的应用中,不仅要求高温传感器精度高、稳定性好、响应快,而且希望降低传感器的制造成本。目前常见的光纤高温传感器结构过于追求灵敏度的提高而牺牲稳定性,同时,加工工艺复杂,难以... 光纤高温传感技术是一种新型的温度测量技术,在工业领域的应用中,不仅要求高温传感器精度高、稳定性好、响应快,而且希望降低传感器的制造成本。目前常见的光纤高温传感器结构过于追求灵敏度的提高而牺牲稳定性,同时,加工工艺复杂,难以批量制备。针对以上情况,采用飞秒激光微加工,设计并制作了一种基于法布里-珀罗干涉仪的高温光纤传感器。把飞秒激光束聚焦在光纤端面附近刻蚀宽度30μm、深度79μm的微腔,形成光纤法布里-珀罗干涉结构,并测试其高温传感特性。结果表明,最高测量温度可达800℃,高温灵敏度为11.3 pm/℃,线性度达99.7%。该结构具有良好的温度稳定性和重复性,在800℃下测得的最大温度偏差不超过±1.77℃。这种全光纤传感结构具有制造简单、成本低、体积小、可批量生产等优点,在石油勘探和热核反应堆等领域的远程温度测量方面具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 高温传感 光纤传感器 微加工 飞秒激光
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光纤激光传感器结构发展综述 被引量：1
12
作者 贾振安 张恒 +2 位作者 高宏 禹大宽 刘钦朋 《光通信技术》 北大核心 2024年第1期1-6,共6页
光纤激光传感技术是光纤传感技术中的重要组成部分。首先介绍了光纤激光传感技术的原理,然后分析了基于单一结构和双结构的10种光纤激光传感器的原理和特性,并对比了2种传感结构的应用情况和温度灵敏度,最后从解调方式、多参量测量以及... 光纤激光传感技术是光纤传感技术中的重要组成部分。首先介绍了光纤激光传感技术的原理,然后分析了基于单一结构和双结构的10种光纤激光传感器的原理和特性,并对比了2种传感结构的应用情况和温度灵敏度,最后从解调方式、多参量测量以及提升检测范围等3个方面对光纤激光传感技术进行了总结和展望。 展开更多
关键词 光纤传感 光纤光栅 迈克尔逊干涉仪 法布里-珀罗干涉仪 萨格奈克干涉仪 马赫-曾德尔干涉仪 光纤激光传感器
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基于荧光猝灭原理的比率式光纤溶解氧传感器研究 被引量：2
13
作者 孟庆阳 张红霞 +2 位作者 赵永昆 贾大功 刘铁根 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2445-2449,共5页
溶解氧浓度的准确测定在医疗应用、海洋监测、工农业生产等领域中,起到至关重要的作用。本篇论文提出了一种比率式光纤溶解氧传感器,以四乙氧基硅烷(TEOS)和正辛基三乙氧基硅烷(Octyl-triEOS)为前驱体的有机改性硅酸盐(ORMOSILs)作为载... 溶解氧浓度的准确测定在医疗应用、海洋监测、工农业生产等领域中,起到至关重要的作用。本篇论文提出了一种比率式光纤溶解氧传感器,以四乙氧基硅烷(TEOS)和正辛基三乙氧基硅烷(Octyl-triEOS)为前驱体的有机改性硅酸盐(ORMOSILs)作为载体基质,选用三(4,7-联苯-1,10-邻菲啰啉)二氯化钌(Ru(dpp)_(3)^(2+))为氧敏感染料,选用7-氨基-4-(三氟甲基)香豆素(AFC)为参比染料。吸收光谱表明,氧敏感染料和参比染料可以被中心波长为405nm的光源激发。发射光谱表明,氧敏感染料和参考染料的发射波长没有光谱重叠,因此可以使用比率法测量溶解氧浓度。通过溶胶-凝胶工艺制备的ORMOSILs将氧敏感染料和参比染料固定在塑料光纤端部,从而形成复合氧敏感薄膜,对传感膜的厚度和疏水性进行了表征,传感膜的厚度为569μm,水接触角为81°。将该传感器在水溶液中进行了测试,在光源激发下,氧敏感染料和参考染料在605和490nm处有明显的发射峰,随着溶解氧浓度的增加,氧敏感染料的荧光强度降低,而参比染料的荧光强度稳定在某一数值,通过测量氧敏感染料与参比染料的比率,达到检测氧浓度的目的。采用Stern-Volmer方程对溶解氧浓度和荧光强度比进行线性拟合,该传感器在0~20.05mg·L^(-1)溶解氧范围内,Stern-Volmer拟合度可达98.22%,灵敏度可达0.4334/[O_(2)],从饱和氮溶液到饱和氧溶液传感器的响应时间为12s,从饱和氧溶液到饱和氮溶液传感器的恢复时间为144s,引入非对称因子ASY表明传感时间的不对称性。对传感器的光稳定性和重复性进行了测试,比率式光纤传感器可以克服光源波动,相对单荧光强度传感有更强的稳定性。 展开更多
关键词 荧光猝灭原理 钌络合物 激发光谱 比率式光纤传感器 溶解氧 有机改性硅酸盐
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光纤超声传感器的射频域自相干解调技术 被引量：1
14
作者 刘付武兴 梁贻智 +4 位作者 曹君杰 仲晓轩 李金莹 黄卫 金龙 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期2708-2717,共10页
在光纤光声成像技术中,检测灵敏度是决定光纤超声传感器成像质量的关键性因素之一。以小型化正交双频光纤激光器为超声敏感元件,建立更好的信号解调技术对声致相位变化进行检测,以实现高灵敏度超声检测和光声成像。引入射频域自相干解... 在光纤光声成像技术中,检测灵敏度是决定光纤超声传感器成像质量的关键性因素之一。以小型化正交双频光纤激光器为超声敏感元件,建立更好的信号解调技术对声致相位变化进行检测,以实现高灵敏度超声检测和光声成像。引入射频域自相干解调技术对超声波引起的激光频率变化进行读取,实验结果表明,该技术具有超声响应信号放大效果,传感器的灵敏度在8~32 MHz的超声频率内获得了显著提升,将最小可检测声压从9.0 Pa降低到5.7 Pa。进一步地,将该超声检测技术应用于活体光声显微成像,发现在同等光强的激发条件下,图像信噪比获得逾4 dB的提升。该技术为光纤光声成像技术的应用拓展奠定了坚实的技术基础。 展开更多
关键词 光纤光声成像 光纤激光传感器 光纤超声传感器 自相干解调
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用于光纤振动传感的盘片式振动增敏研究 被引量：2
15
作者 韩冬子 衣文索 +2 位作者 余双勇 王鑫睿 蒋雨辰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第3期56-59,共4页
目前光纤传感器增敏的研究方向主要从改变光纤自身结构和成分的角度出发或者借助外部封装工艺来实现增敏效果,导致传感器研发制作的成本和时间都会大幅提升。为满足地震勘探和结构安全监测中分布式光纤传感系统对振动测量的实际需要,设... 目前光纤传感器增敏的研究方向主要从改变光纤自身结构和成分的角度出发或者借助外部封装工艺来实现增敏效果,导致传感器研发制作的成本和时间都会大幅提升。为满足地震勘探和结构安全监测中分布式光纤传感系统对振动测量的实际需要,设计了一种基于马赫—曾德尔干涉仪(MZI)光纤干涉的盘片式振动增敏结构,结合弹性力学与光纤弹光效应对其灵敏度进行了推导;使用有限元方法分析了盘片参数对灵敏度的影响,通过对增敏结构的合理设计及优化确定了盘片的尺寸。基于此结构设计的振动传感器有效工作频率范围为0.1~2.5kHz,灵敏度可达6988.2 rad/gn,对于60 m外的震源可以采集到有效振动信号,能够满足振动监测领域的实际需要以及系统运行的经济性。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤传感器 振动传感 地震监测 灵敏度
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基于Sagnac干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器 被引量：2
16
作者 杨玉强 张钰颖 +3 位作者 李雨婷 高佳乐 牟小光 毕磊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期120-129,共10页
提出一种基于双萨格奈克(Sagnac)干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器,在该传感器中,传感干涉计中熊猫光纤的长度约为参考干涉计中熊猫光纤的整数倍。理论分析与实验结果表明,当游标放大倍率相同时,基于谐波游标效应和基于普通光学游标... 提出一种基于双萨格奈克(Sagnac)干涉计谐波游标效应的光纤温度传感器,在该传感器中,传感干涉计中熊猫光纤的长度约为参考干涉计中熊猫光纤的整数倍。理论分析与实验结果表明,当游标放大倍率相同时,基于谐波游标效应和基于普通光学游标效应的双Sagnac干涉计具有相同的温度灵敏度,但谐波游标效应对应的熊猫光纤长度失谐量明显大于普通光学游标效应,且阶数越高对应的失谐量越大。由于失谐量越大,游标放大倍率越容易控制和实现,因此,从制备角度上讲,谐波游标效应明显优于普通光学游标效应。该研究可为后续光学游标效应的研究提供重要参考。 展开更多
关键词 光纤传感器 Sagnac干涉计 谐波游标效应 普通游标效应 温度传感
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用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器
17
作者 赵可 刘震 +3 位作者 刘露遥 余长源 潘竞顺 黄旭光 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期167-175,共9页
铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化... 铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的水凝胶传感膜。该传感膜选用甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-HEMA)作为识别单体。2-HEMA中的氧原子能与Pb^(2+)发生配体-受体相互作用,形成“-O-Pb-O-”交联结构,从而改变TCF的新包层有效折射率。因此,可以通过观察反射光谱中光信号的变化来检测水溶液中Pb^(2+)的浓度。所提出的传感器具有很高的检测灵敏度(1.926×10^(9)nm·mol^(-1)·L),其检测极限为4.14 ppt(1 ng·L^(-1)=1 ppt),比世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Pb^(2+)(10 ppb,1μg·L^(-1)=1 ppb)浓度低1000倍。此外,利用一个方程组实现了该传感器的温度自校准功能,成功地消除了环境温度的干扰。由于该传感器良好的特异性、稳定性以及反射式结构,非常便于实时远程检测,为环境和人类健康监测提供了广阔的前景。 展开更多
关键词 铅离子浓度 光学传感 反射式干涉结构 光纤传感器 温度干扰
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具有自标定功能的光纤光栅位移传感器
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作者 倪岳 辛璟焘 +2 位作者 宋言明 吕峥 祝连庆 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期148-153,共6页
为了解决光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)位移传感器易受温度、振动等外界因素影响而导致测量重复性差的问题,本文利用磁铁非接触的力传递特性,以光纤光栅为核心元件,工字型梁、永磁体等为辅助元件研究了一种无接触的FBG位移自校准... 为了解决光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)位移传感器易受温度、振动等外界因素影响而导致测量重复性差的问题,本文利用磁铁非接触的力传递特性,以光纤光栅为核心元件,工字型梁、永磁体等为辅助元件研究了一种无接触的FBG位移自校准装置。利用移动端磁铁与位置标定端磁铁位置重合时,工字型梁所受磁力最大,进行位置信息的自校准,进而提高FBG位移传感器的测量重复性和测量精度。通过将自校准装置安装在卷尺结构的位移传感器上,对其传感特性展开实验研究,结果表明:在0~360 mm的测量范围内,校准前平均均方根误差为5.838 mm,校准后平均均方根误差为0.953 mm。本文采用自校准装置在很大程度上提高了FBG位移传感器的测量重复性,为位移传感器的环境适应性优化提供了一种新方法。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 光纤传感 位移传感器 自校准
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融合拉曼散射的BOTDR温度应变解耦传感系统研究 被引量：1
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作者 蒋心雄 白清 +3 位作者 闫剑锋 白卫东 王宇 靳宝全 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1335-1341,共7页
采用单模光纤获取布里渊频移并利用多模光纤进行拉曼测温补偿,是工程应用中常用的温度应变双参量传感方法。但其存在传感光缆结构复杂、应用成本高的缺点。基于双路光开关分时复用,搭建了面向单芯单模光纤的拉曼散射和布里渊频移融合探... 采用单模光纤获取布里渊频移并利用多模光纤进行拉曼测温补偿,是工程应用中常用的温度应变双参量传感方法。但其存在传感光缆结构复杂、应用成本高的缺点。基于双路光开关分时复用,搭建了面向单芯单模光纤的拉曼散射和布里渊频移融合探测系统,实现了温度与应变解耦测量。分析了双参量传感测量原理,构建了拉曼散射辅助的BOTDR实验系统,并采用小波降噪算法进行数据处理。实验证明,该系统在3 m空间分辨率下,测量距离可达9 km,温度测量结果波动范围为±1.5℃,温度波动均方根误差(RMSE)为0.808℃,应变解调结果波动范围为±117με,应变波动均方根误差(RMSE)为72.04με。研究表明,融合拉曼散射的BOTDR温度应变解耦传感系统可有效解决单模光纤传感过程中交叉敏感问题,为后续的工程化应用提供了理论基础和解决方案。 展开更多
关键词 光纤传感 交叉敏感 布里渊散射 解耦传感 拉曼散射
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考虑混凝土弹塑性的植入式GFRP封装FBG传感器应变传递分析 被引量：1
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作者 彭涛 李佳龙 任东兴 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期216-223,共8页
工程化FBG传感器的封装层引入的应变传递损耗使其具有应变传递误差,需进行应变传递分析。已有研究多聚焦于基体处于线弹性时的应变传递分析,而混凝土结构发生弹塑性变形后的应变传递规律尚未明晰。以植入式GFRP封装FBG传感器为对象,在... 工程化FBG传感器的封装层引入的应变传递损耗使其具有应变传递误差,需进行应变传递分析。已有研究多聚焦于基体处于线弹性时的应变传递分析,而混凝土结构发生弹塑性变形后的应变传递规律尚未明晰。以植入式GFRP封装FBG传感器为对象,在应变传递分析中引入混凝土的非线弹性本构关系,建立了基体与FBG的应变传递关系,通过有限元模拟验证了该理论推导的有效性。基于理论分析探讨了混凝土弹塑性演化、混凝土标号、传感器半径与标距等因素对应变传递效率的影响,并分析了传感器的尺寸设计。研究表明:平均应变传递率在混凝土弹性阶段变化较小,而到塑性阶段则显著降低,混凝土标号、半径与标距都会对应变传递效率产生较大影响。本研究可广泛用于植入式FBG传感器的应变传递误差修正及设计。 展开更多
关键词 光纤传感 植入式FBG传感器 应变传递 混凝土弹塑性 理论分析
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