基于有限差分原理的温度场分布式光纤监测与重构方法

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作者 赵悦琦 曾捷 +4 位作者 占俊 朱洋洋 卢睿昕 赵博涵 孙阳阳 《传感技术学报》 北大核心 2025年第7期1174-1181,共8页

及时准确获取燃油控制系统通油管道壳体在不同热载荷加载下的温度响应与分布规律,对于保障航空发动机安全服役,提升飞行品质具有重要意义。基于此,提出了一种基于有限差分原理(FDM)的结构表面温度场重构方法。利用ANSYS有限元方法,开展... 及时准确获取燃油控制系统通油管道壳体在不同热载荷加载下的温度响应与分布规律,对于保障航空发动机安全服役,提升飞行品质具有重要意义。基于此,提出了一种基于有限差分原理(FDM)的结构表面温度场重构方法。利用ANSYS有限元方法,开展了基于数值仿真的重构效果验证。构建了基于高空间分辨率光频域反射型分布式光纤传感器的通油管道壳体温度场监测与重构系统。实验结果表明,管道壳体顶面与侧面对应的温度场重构均方根误差分别为0.68℃和0.87℃。所提方法基于离散温度测点数据,实现了近似全局测量的温度场重构。解决了易燃易爆场合下燃油系统管道温度分布高密度在线监测与反演难题,能够为通油管道壳体结构改型与健康管理提供技术支撑。 展开更多

关键词 结构健康监测 温度场重构 有限差分原理 通油管道壳体 光频域反射型分布式光纤传感器

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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

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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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分布式光纤喇曼温度传感器的循环解调法 被引量：22

3

作者 张利勋 欧中华 +3 位作者 刘永智 代志勇 彭增寿 王大文 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1176-1178,共3页

为了抑制温漂噪声积累,瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,考虑了最近测量瑞利背散射光曲线解调反斯托克斯背向散射光温度曲线方法,即循环解调方法;该方法提高了系统的测温精度、稳定性,降低了系统的成本.实验结果与理论分析一致... 为了抑制温漂噪声积累,瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,考虑了最近测量瑞利背散射光曲线解调反斯托克斯背向散射光温度曲线方法,即循环解调方法;该方法提高了系统的测温精度、稳定性,降低了系统的成本.实验结果与理论分析一致,系统的测温精度达±0.05℃. 展开更多

关键词 瑞利背散射 喇曼背散射 分布式光纤喇曼温度传感器 光学时域反射技术

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微波冷冻干燥过程中光纤测温技术的研究 被引量：6

4

作者 施明恒 祝涛 +1 位作者 曹康敏 王朝晖 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第8期1039-1042,共4页

分析了半导体吸收波长随温度的变化特性，选用红外发光二极管作为信号光源，光纤采用石英光纤，设定这类半导体吸收式光纤温度传感器的基本参数，建立了半导体材料ＧａＡｓ的透过率与温度关系的数学模型．采用一种基于双波长原理的输送... 分析了半导体吸收波长随温度的变化特性，选用红外发光二极管作为信号光源，光纤采用石英光纤，设定这类半导体吸收式光纤温度传感器的基本参数，建立了半导体材料ＧａＡｓ的透过率与温度关系的数学模型．采用一种基于双波长原理的输送回路来减少测量误差，研制成功了一套半导体吸收式光纤测温系统．在０～１００℃内进行了实验测试．结果表明。 展开更多

关键词 微波加热 温度测量 冷冻干燥 光纤测温技术

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光纤传感器在叶尖间隙测量中的应用 被引量：9

5

作者 马玉真 段发阶 +2 位作者 王仲 艾长胜 叶声华 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2724-2727,共4页

介绍了叶片叶尖间隙测量的目的与意义,并分析了传统的测量方法的优缺点.在此基础上,采用了基于光纤传感的叶尖间隙测量技术对叶片叶尖的间隙进行非接触测量.该方法采用三组接收光纤的强度调制型光纤传感器接收叶尖表面的散射光,此传感... 介绍了叶片叶尖间隙测量的目的与意义,并分析了传统的测量方法的优缺点.在此基础上,采用了基于光纤传感的叶尖间隙测量技术对叶片叶尖的间隙进行非接触测量.该方法采用三组接收光纤的强度调制型光纤传感器接收叶尖表面的散射光,此传感器既可以消除光源波动、叶尖表面反射率变化对测量结果的影响,也可以大大减小叶尖表面不平度对测量结果的影响. 展开更多

关键词 光纤传感器 叶片叶尖间隙 三组接收光纤 光源波动 反射率变化 表面不平度

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分布式光纤传感器系统的稳定性研究 被引量：12

6

作者 邹建 魏康林 刘颖 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2002年第1期19-22,共4页

分布式光纤传感技术是适应现代工程技术的迫切需要而发展起来的一类全新的传感技术 ,其稳定性是该技术能得到广泛应用的基本保证。文章系统分析了影响分布式光纤传感器稳定性的因素。

关键词 分布式光纤传感器系统 雪崩光电二极管 半导体激光二极管 温漂 光时域反射计 稳定性

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MEMS高温压力传感器研究与进展 被引量：20

7

作者 张冬至 胡国清 陈昌伟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第11期4-6,16,共4页

MEMS高温压力传感器随着新型半导体材料和加工工艺的不断深入研究而迅速发展,近年来这一研究方向涌现出不少研究成果。对国内外具有主导影响的多晶硅、SOI、SOS、金刚石薄膜、SiC、电容式、声表面波、光纤式等几类耐高温压力传感器的研... MEMS高温压力传感器随着新型半导体材料和加工工艺的不断深入研究而迅速发展,近年来这一研究方向涌现出不少研究成果。对国内外具有主导影响的多晶硅、SOI、SOS、金刚石薄膜、SiC、电容式、声表面波、光纤式等几类耐高温压力传感器的研究进展、技术关键及应用情况等做回顾论述,并针对各自的主要优缺点进行对比分析和讨论,最后展望了高温压力传感器的发展趋势。 展开更多

关键词 高温 压力传感器 多晶硅 碳化硅 金刚石薄膜 声表面波光纤

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适用于精准温度控制半导体激光治疗仪的新型光纤温度传感器 被引量：7

8

作者 戴丽 朱顶贵 赵俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期491-494,共4页

基于保偏光纤的温度双折射效应,提出一种高精度、低成本、具有良好互易性的偏振干涉式光纤温度传感方案。采用125μm保偏光纤作为测温探头,与半导体激光器200μm传能光纤集成,组成一种具有精准温度控制能力的新型半导体激光治疗仪探针,... 基于保偏光纤的温度双折射效应,提出一种高精度、低成本、具有良好互易性的偏振干涉式光纤温度传感方案。采用125μm保偏光纤作为测温探头,与半导体激光器200μm传能光纤集成,组成一种具有精准温度控制能力的新型半导体激光治疗仪探针,通过实时、精确监测靶组织的温度变化,实时闭环控制半导体激光器的输出能量及脉冲频率,满足体内深度组织精准微创激光热疗的应用需求。完成了样机研制,并与光纤光栅温度传感器进行了比较测试,结果表明,偏振干涉式光纤温度传感器的测温分辨率为0.01℃,测温精度为0.1℃,成本及响应速度优于光纤光栅式温度传感器。 展开更多

关键词 光纤温度传感器 半导体激光器 激光治疗仪 闭环控制

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基于光纤传感的火灾检测技术 被引量：4

9

作者 恽新星 褚新惠 官洪运 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2006年第9期59-60,共2页

消防工程中,火灾自动监测报警系统有着广泛的应用前景,越来越成为消防安全必不可少的设备,要求其能准确及时地检测到火灾隐患。常用的火灾探测器大致有感温传感器、感烟传感器和火焰传感器等。文中将着重介绍半导体吸收式光纤温度传感... 消防工程中,火灾自动监测报警系统有着广泛的应用前景,越来越成为消防安全必不可少的设备,要求其能准确及时地检测到火灾隐患。常用的火灾探测器大致有感温传感器、感烟传感器和火焰传感器等。文中将着重介绍半导体吸收式光纤温度传感器的原理,以及用此温度传感器作为火灾探测器来监测火灾发生的可行性。 展开更多

关键词 半导体 光纤 温度传感器

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耐高温压力传感器研究现状与发展 被引量：34

10

作者 张晓莉 陈水金 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第2期1-4,共4页

现有商业化压力传感器绝大多数工作在常温条件下,工作温度高于200℃者尚不多见,远不能满足高温下的压力测量要求,因此对高温压力传感器的研究成为必然。论述了国内外几类高温压力传感器的研究进展、关键技术及应用情况,并探讨了主要存... 现有商业化压力传感器绝大多数工作在常温条件下,工作温度高于200℃者尚不多见,远不能满足高温下的压力测量要求,因此对高温压力传感器的研究成为必然。论述了国内外几类高温压力传感器的研究进展、关键技术及应用情况,并探讨了主要存在的问题和未来的发展趋势。 展开更多

关键词 高温压力传感器 多晶硅 碳化硅 声表面波 光纤

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一种新型光纤高温传感器及其测模的研究 被引量：3

11

作者 李志全 刘莉 木均华 《传感技术学报》 CAS CSCD 1997年第2期33-37,共5页

提出的光纤高温传感器解决了幅射测温过程中固体发射率的瞬态变化影响的问题并对测量系统的误差进行了分析;也给出了实验结果。

关键词 光纤传感器 参考面 发射率 测量温度系统

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光纤温度传感器输出特性研究 被引量：6

12

作者 雷晓梅 陈长乐 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期324-327,共4页

设计了一种基于半导体光吸收原理用于对环境温度进行测量的光纤温度传感器.该传感器使用砷化镓晶体为温度敏感材料,采用透射式探头结构,以塑料光纤为传光介质,具有结构简单、可靠、成本低的特点;通过实验研究了采用不同光源时传感器系... 设计了一种基于半导体光吸收原理用于对环境温度进行测量的光纤温度传感器.该传感器使用砷化镓晶体为温度敏感材料,采用透射式探头结构,以塑料光纤为传光介质,具有结构简单、可靠、成本低的特点;通过实验研究了采用不同光源时传感器系统的输出随温度的变化关系,分析了光源的光谱特性对传感器系统的测温范围及灵敏度的影响;最后提出一种采用双波长补偿系统提高系统抗干扰能力和稳定性的改进意见. 展开更多

关键词 光纤温度传感器 半导体光吸收 光源 双波长补偿系统

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基于光纤传感器检测的球面反射特性 被引量：2

13

作者 王成林 李国平 +1 位作者 艾长胜 马玉真 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第4期270-273,共4页

将光纤传感器应用到钢球表面缺陷检测中，推导球面物体的检测函数，建立反射面为球面的光强调制特性函数模型，并用Matlab进行仿真，分析球面因素对传感器接收特性的影响。仿真结果表明，钢球球面因素使光强特性曲线左移，传感器死区变... 将光纤传感器应用到钢球表面缺陷检测中，推导球面物体的检测函数，建立反射面为球面的光强调制特性函数模型，并用Matlab进行仿真，分析球面因素对传感器接收特性的影响。仿真结果表明，钢球球面因素使光强特性曲线左移，传感器死区变小，对特性曲线前坡影响小于对后坡的影响水平。被检测钢球半径在4-80 mm范围内，半径越小传感器检测灵敏度越高，线性度越好;钢球曲面因素对接收光纤接收光强峰值影响不大。 展开更多

关键词 光纤传感器 钢球 表面反射 缺陷检测

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一种改进的光纤温度传感器的研究及应用 被引量：3

14

作者 王珏 王维民 《传感技术学报》 CAS CSCD 2000年第2期142-146,共5页

本文分析了半导体（GaAs）吸收式光纤温度传感器现状，针对目前这一领域内存在的测温精度低，长期工作稳定性差等问题，提出了一种新颖的完全对称的系统结构形式，给出了系统的数学模型，进行了实验测试并绘制了数据曲线．

关键词 光纤传感器 半导体 砷化镓 温度传感器

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半导体吸收式光纤温度传感器的研制 被引量：4

15

作者 曹康敏 施明恒 《传感技术学报》 CAS CSCD 1999年第1期57-63,共7页

本文介绍了一种应用本征半导体的禁带宽度随温度升高而减小的现象，引起对特定波长的光透过率也产生减小的原理，以砷化镓半导体晶片作敏感元，用光纤导光系统，半导体发光二极管作光源，半导体光电二极管作光电转换元，构成了半导体吸... 本文介绍了一种应用本征半导体的禁带宽度随温度升高而减小的现象，引起对特定波长的光透过率也产生减小的原理，以砷化镓半导体晶片作敏感元，用光纤导光系统，半导体发光二极管作光源，半导体光电二极管作光电转换元，构成了半导体吸收式光纤温度传感器并对它进行了研究，制作和实验；又阐述了这种传感器的特点和应用领域． 展开更多

关键词 光纤温度传感器 本征砷化镓晶体 半导体

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测量叶尖间缝变化光纤传感器的研究 被引量：1

16

作者 徐树兴 王宝光 +1 位作者 马玉真 郑义忠 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第4期46-48,共3页

根据叶尖间隙测量的要求，设计了一种新型的光纤传感器。它采用了单光纤传光、多组光纤束接收散射光的结构。发射光纤位于中心，周围均布多组接收光纤，通过各组接收光纤光强的比值运算，消除了叶尖表面反射率变化对测量结果的影响，也... 根据叶尖间隙测量的要求，设计了一种新型的光纤传感器。它采用了单光纤传光、多组光纤束接收散射光的结构。发射光纤位于中心，周围均布多组接收光纤，通过各组接收光纤光强的比值运算，消除了叶尖表面反射率变化对测量结果的影响，也可减小叶尖表面与传感器端面夹角给测量结果带来的影响。在转速同步传感器的配合下，该传感器可以实时测量所有叶片的叶尖间隙。当叶片转速在0-12000r／min之间变化时，叶尖间隙的测量范围为0-3mm，测量精度为25μm。 展开更多

关键词 叶片 叶尖间缝 光纤传感器 表面反射率

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差动式光纤传感器在叶尖间隙测量中的应用 被引量：3

17

作者 马玉真 王新华 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第1期67-69,共3页

分析了涡轮发动机叶尖径向间隙变化对发动机性能的影响。根据叶尖间隙传感器的使用要求和应用环境,设计了差动式光纤位移传感器进行间隙测量,它采用单光纤传光,两组光纤束接收散射光的结构形式。该传感器能有效消除被测叶片叶尖表面反... 分析了涡轮发动机叶尖径向间隙变化对发动机性能的影响。根据叶尖间隙传感器的使用要求和应用环境,设计了差动式光纤位移传感器进行间隙测量,它采用单光纤传光,两组光纤束接收散射光的结构形式。该传感器能有效消除被测叶片叶尖表面反射率、光源波动等对测量结果的影响。 展开更多

关键词 叶尖间隙 光纤位移传感器 表面反射率 光源波动

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检测表面粗糙度的光纤传感器研究 被引量：6

18

作者 徐建强 江驰 +2 位作者 张惠 夏霄红 刘裕勤 《计量学报》 CSCD 北大核心 2002年第4期280-282,293,共4页

论述了测量表面粗糙度的反射散射比光纤传感器的结构、工作原理。介绍了它具有的抗干扰能力强、测量精度高、重复性好、可测微小面积和孔洞底面等异型表面等特点。给出了实测结果 。

关键词 检测 表面粗糙度 光纤传感器 反射散射光 半导体激光器

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光纤分子背向散射的温度效应及其在分布光纤温度传感网络上应用研究的进展 被引量：18

19

作者 张在宣 《原子与分子物理学报》 CSCD 北大核心 2000年第3期559-565,共7页

讨论了光纤分子瑞利 (Rayleigh)背向散射精细结构谱和光纤分子喇曼 (Raman)背向散射光谱及其温度效应 ,以及在分布型光纤温度传感网络上应用研究的进展。

关键词 光纤分子 背向散射光谱 温度效应

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基于光谱检测的光纤温度传感器 被引量：1

20

作者 王珏 李志刚 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第11期50-51,54,共3页

一种应用波长原理的光纤测温新技术 ,这种波长技术是基于某些半导体 (如GaAs)的光学吸收限产生的频移 ,半导体小棱镜粘在远离光纤测头的一端 ,并用一个快速扫描分光计来检测靠近探头处宽带光源的吸收频移 ,这种分光计由衍射光栅和阵列... 一种应用波长原理的光纤测温新技术 ,这种波长技术是基于某些半导体 (如GaAs)的光学吸收限产生的频移 ,半导体小棱镜粘在远离光纤测头的一端 ,并用一个快速扫描分光计来检测靠近探头处宽带光源的吸收频移 ,这种分光计由衍射光栅和阵列式硅光电探测器组成。系统的测温范围在 2 0℃至 展开更多

关键词 光纤传感器 温度测量 光谱检测 温度传感器

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