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植入式光纤光栅应变传感器的湿度影响(英文) 被引量:6
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作者 阚宝玺 杨超 +6 位作者 卞贺明 唐才杰 黄建业 王学锋 孟庆平 孙维 高行素 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第S1期100-106,共7页
植入复合材料的光纤光栅应变传感器通常涂覆了工作温度高、抗拉强度大的聚酰亚胺。然而,聚酰亚胺涂覆层的体积受湿度影响。采用理论分析、有限元仿真和实验的方法,研究了湿度对植入碳纤维复合材料的光纤光栅应变传感器的影响。优化网格... 植入复合材料的光纤光栅应变传感器通常涂覆了工作温度高、抗拉强度大的聚酰亚胺。然而,聚酰亚胺涂覆层的体积受湿度影响。采用理论分析、有限元仿真和实验的方法,研究了湿度对植入碳纤维复合材料的光纤光栅应变传感器的影响。优化网格划分以提高仿真精度,湿度变化导致的光纤光栅应变传感器应变变化的仿真值小于4με。湿度实验进行了10天连续测量,经过温度补偿后,植入复合材料的光纤光栅应变传感器测量值变化小于8με。分析和实验结果表明,湿度变化对聚酰亚胺涂覆的植入式光纤光栅应变传感器没有显著影响。通过拉伸试验对植入式光纤光栅应变传感器的重复性、线性度等指标进行了测试和分析,结果表明传感器具有良好的重复性和线性度。 展开更多
关键词 光纤BRAGG光栅 应变传感器 湿度 复合材料 植入式
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基于光纤光栅传感器的复合材料气瓶应变检测 被引量:3
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作者 阚宝玺 杨超 +3 位作者 王学锋 唐才杰 崔留住 王俊锋 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期111-116,共6页
针对复合材料气瓶应变检测的需求,提出了一种光纤光栅传感器植入碳纤维缠绕铝合金内衬的复合材料气瓶的方法,首先在室温下将光纤光栅传感器粘接在经过喷砂处理的铝合金内衬外表面,然后对粘接了光纤光栅传感器的铝合金内衬进行高温老炼,... 针对复合材料气瓶应变检测的需求,提出了一种光纤光栅传感器植入碳纤维缠绕铝合金内衬的复合材料气瓶的方法,首先在室温下将光纤光栅传感器粘接在经过喷砂处理的铝合金内衬外表面,然后对粘接了光纤光栅传感器的铝合金内衬进行高温老炼,最后进行碳纤维缠绕和固化。开展了8只光纤光栅应变传感器植入复合材料气瓶的试验,其中6只传感器在复合材料气瓶150℃/1.5 h固化后保持存活,实现了复合材料气瓶固化、水压疲劳、高温试验等过程中的应变检测。结果表明,所提出的方法可以减小内衬的粗糙外表面导致的光纤光栅信号衰减,验证了光纤光栅传感器植入复合材料气瓶进行应变检测的可行性。 展开更多
关键词 复合材料 气瓶 应变 光纤传感器 光纤光栅
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植入式光纤光栅应变传感器的湿度影响 被引量:2
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作者 阚宝玺 杨超 +6 位作者 卞贺明 唐才杰 黄建业 王学锋 孟庆平 孙维 高行素 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第A01期92-98,共7页
植入复合材料的光纤光栅应变传感器通常涂覆了工作温度高、抗拉强度大的聚酰亚胺。然而,聚酰亚胺涂覆层的体积受湿度影响。采用理论分析、有限元仿真和实验的方法,研究了湿度对植入碳纤维复合材料的光纤光栅应变传感器的影响。优化网... 植入复合材料的光纤光栅应变传感器通常涂覆了工作温度高、抗拉强度大的聚酰亚胺。然而,聚酰亚胺涂覆层的体积受湿度影响。采用理论分析、有限元仿真和实验的方法,研究了湿度对植入碳纤维复合材料的光纤光栅应变传感器的影响。优化网格划分以提高仿真精度,湿度变化导致的光纤光栅应变传感器应变变化的仿真值小于4μs。湿度实验进行了10天连续测量,经过温度补偿后,植入复合材料的光纤光栅应变传感器测量值变化小于8μs。分析和实验结果表明,湿度变化对聚酰亚胺涂覆的植入式光纤光栅应变传感器没有显著影响。通过拉伸试验对植入式光纤光栅应变传感器的重复性、线性度等指标进行了测试和分析,结果表明传感器具有良好的重复性和线性度。 展开更多
关键词 光纤BRAGG光栅 应变传感器 湿度 复合材料 植入式
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用于煤矿热动力灾害监测的一氧化碳传感器 被引量:6
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作者 姜萌 冯文彬 +2 位作者 高慧 张蒙 孟祥宁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期793-799,共7页
煤矿热动力灾害主要分为瓦斯爆炸和煤自燃2种情况,在采空区2种灾害并非单独存在。煤自燃产生的一氧化碳含量较低,需要高灵敏度在线监测,而瓦斯爆炸预警需要满足快速响应和大量程。可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)采用窄线宽激光器,选择... 煤矿热动力灾害主要分为瓦斯爆炸和煤自燃2种情况,在采空区2种灾害并非单独存在。煤自燃产生的一氧化碳含量较低,需要高灵敏度在线监测,而瓦斯爆炸预警需要满足快速响应和大量程。可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)采用窄线宽激光器,选择性更好,因此适用于复杂的井下环境。但面对复合灾害监测,一氧化碳的特征吸收峰在近红外波段线强较弱,容易被其他井下背景气体(乙烷、乙烯、二氧化碳、水汽)谱线覆盖,造成误报警。因此选择2330 nm波段的一氧化碳吸收峰,该波段一氧化碳吸收峰强度高,可以实现高灵敏度检测,其次水汽在该波段的吸收峰较弱,只要识别甲烷和一氧化碳即可避免干扰。根据高分辨率分子透射吸收数据库HITRAN,可查询并计算该波段一氧化碳特征峰的吸收系数,及相邻的甲烷特征峰的吸收系数。基于可调谐激光吸收光谱技术TDLAS,采用2330 nm激光器,相应波段小型气室和锁相模块研制一氧化碳传感器。测试该传感器性能,结果表明,一氧化碳的1σ检测限为2.14×10_(-7),3σ检测限为6.4×10_(-7)。测试0~5×10_(-4)内的线性度优于2%。充入不同谐波信号气体,控制流速为10 mL/min,刷新时间2 s,测试响应时间T_(90)为6 s。为实现井下复杂背景下的一氧化碳准确检测,笔者提出一种组分智能识别方法。增加激光器波长扫描范围,扫描一氧化碳和其相邻的甲烷谱线,同时获得背景气的组分和谐波信号信息,甲烷检测限为1×10_(-6),与HITRAN数据库计算结果相符。充入混合气进行验证,测试结果表明,该方法可以实现一氧化碳和甲烷组分识别,避免井下复杂气体作为背景的交叉干扰,同时可以实现对一氧化碳气体的快速、高灵敏度测量,满足复合灾害监测的需求。 展开更多
关键词 煤矿热动力灾害监测 一氧化碳传感器 可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS) 组分识别 混合气检测
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低温管路动应变光纤光栅测量的光谱畸变抑制
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作者 唐才杰 高红春 +3 位作者 王学锋 杨勇 蓝天 杨飒 《火箭推进》 北大核心 2024年第6期154-160,共7页
动应变是分析和治理火箭发动机管路振动问题的重要测量参数。针对低温管路动应变光纤光栅测量面临的光谱畸变问题,开展了抑制光纤光栅应变传感器光谱畸变的方法研究。选择了3种适用于直径≤30 mm的小管路应变测量的光纤光栅应变传感器... 动应变是分析和治理火箭发动机管路振动问题的重要测量参数。针对低温管路动应变光纤光栅测量面临的光谱畸变问题,开展了抑制光纤光栅应变传感器光谱畸变的方法研究。选择了3种适用于直径≤30 mm的小管路应变测量的光纤光栅应变传感器封装和安装方法并开展了试验验证。第一种方法是拉伸光纤光栅并将光纤光栅及其两侧光纤整体粘接到管路表面;第二种方法是拉伸光纤光栅并将光纤光栅之外的两侧光纤粘接到管路表面;第三种方法是光纤光栅套毛细管拉伸并将毛细管及两侧光纤整体粘接到管路表面。在液氮试验中,套毛细管的4只光纤光栅未发生谱峰分裂,其中3只光纤光栅的反射谱半峰全宽相对变化≤5%、谱峰强度相对变化≤6%,光谱畸变得到了有效抑制;光纤光栅应变测量值与通过管件热膨胀施加的应变吻合。结果表明,光纤光栅套毛细管拉伸整体粘接方法可用于火箭发动机低温小直径管路动应变测量。 展开更多
关键词 动应变 光纤光栅 光谱畸变抑制 低温 管路
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用于光纤激光器光谱组束的外腔反馈研究
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作者 刘小溪 王学锋 +3 位作者 阚宝玺 王军龙 朱占达 郑也 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期835-839,共5页
为了解决光纤激光器外腔光谱组束中存在像差以及发光单元反馈不足等问题,采用将组束系统中单个传输透镜准直和聚焦功能分离的方法,搭建了光纤激光外腔反馈系统,实现了激光波长的锁定。结果表明,该系统光光转换效率为91. 5%,反馈输出线宽... 为了解决光纤激光器外腔光谱组束中存在像差以及发光单元反馈不足等问题,采用将组束系统中单个传输透镜准直和聚焦功能分离的方法,搭建了光纤激光外腔反馈系统,实现了激光波长的锁定。结果表明,该系统光光转换效率为91. 5%,反馈输出线宽为0. 16nm,输出功率为29. 7W,组束方向M^2=1. 241,非组束方向M^2=1. 171,实验结果同理论分析相符。该外腔反馈方案可以应用于光纤激光器光谱组束。 展开更多
关键词 激光器 光纤激光器 外腔反馈 光谱组束
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封装对超细型DFB光纤激光水听器性能的影响(特邀) 被引量:6
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作者 张海岩 李振 +1 位作者 赵晨 王学锋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期9-15,共7页
对超细型DFB光纤激光水听器探头封装进行了研究。通过有限元方法建立了封装结构理论模型,探讨了影响超细型光纤激光水听器频率响应与灵敏度起伏之间的因素,在灵敏度、频响一致性等指标间找到了平衡点。最后,制作了光纤激光水听器,直径6 ... 对超细型DFB光纤激光水听器探头封装进行了研究。通过有限元方法建立了封装结构理论模型,探讨了影响超细型光纤激光水听器频率响应与灵敏度起伏之间的因素,在灵敏度、频响一致性等指标间找到了平衡点。最后,制作了光纤激光水听器,直径6 mm,长度55 mm,灵敏度-130 d B,100 Hz^2 k Hz灵敏度响应起伏4 d B,通过测试验证了理论分析和仿真的符合性。 展开更多
关键词 光纤激光水听器 DFB 仿真 封装
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植入FBG的碳纤维复合材料全寿命周期结构状态研究 被引量:3
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作者 孟庆平 孙维 +2 位作者 王亚龙 高峰 卞贺明 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期46-50,共5页
将光纤光栅传感器与碳纤维复合材料进行一体化集成设计,在碳纤维复合材料内部植入光纤光栅传感器,验证了埋置工艺的可行性,确认了其可实时监测环境温度值,研究了植入光纤光栅传感器后碳纤维复合材料的结构强度变化及光纤光栅的信号传递... 将光纤光栅传感器与碳纤维复合材料进行一体化集成设计,在碳纤维复合材料内部植入光纤光栅传感器,验证了埋置工艺的可行性,确认了其可实时监测环境温度值,研究了植入光纤光栅传感器后碳纤维复合材料的结构强度变化及光纤光栅的信号传递率。试验结果表明:碳纤维复合材料埋入光纤光栅传感器前后结构强度变化率小于10%,光纤应变信号传递率高于90%,光纤光栅传感器可以作为碳纤维复合材料结构进行从加工固化、使用过程直至破坏的全寿命周期的结构强度监测的有效手段。 展开更多
关键词 光纤光栅 碳纤维复合材料 温度补偿 拉伸 强度 信号传递效率
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基于光参考的光纤激光传声器阵列相位噪声动态抑制方法
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作者 赵俊鹏 赵晨 +3 位作者 郑百超 杨勇 王学锋 牛国盛 《遥测遥控》 2025年第3期33-41,共9页
在火箭发动机超高声压噪声测量领域,无振膜封装的光纤激光传声器耐压优势凸显。然而在工程应用中由非平衡干涉仪引入的相位噪声问题限制了其性能发挥。本文围绕光纤激光传声器阵列调制系统中非平衡干涉仪引入的相位噪声问题展开分析。首... 在火箭发动机超高声压噪声测量领域,无振膜封装的光纤激光传声器耐压优势凸显。然而在工程应用中由非平衡干涉仪引入的相位噪声问题限制了其性能发挥。本文围绕光纤激光传声器阵列调制系统中非平衡干涉仪引入的相位噪声问题展开分析。首先,分析了调制系统的工作原理以及非平衡干涉仪相位噪声的来源,并将稳定的激光器光源入射至传声器系统共用的非平衡干涉仪,建立了具备光相位噪声抑制的光纤激光传声器阵列系统;之后,结合微分交叉相乘解调算法对抑制原理进行分析,利用光参考噪声去抵消干涉仪引入的噪声,进而达到动态抑制噪声的目的;最后,对传声器阵列系统进行了数值仿真和实验验证。实验结果表明:在外场实验条件下,非平衡干涉仪中测量的相位噪声与未引入光参考噪声的系统相比,传声器阵列7个基元的噪声由±0.34 rad左右减小到±0.15 rad以内,在噪声峰值处实现了7 dB以上的抑制效果,噪声功率谱密度由-25.02 dB/√Hz降至-32.93 dB/√Hz以下,相位噪声的抑制效果显著。 展开更多
关键词 光纤激光传声器阵列 微分交叉相乘解调 光参考 相位噪声抑制
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多松弛时间格子Boltzmann方法的黏滞吸收边界
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作者 姜春涛 周辉 +2 位作者 夏木明 唐瑾璇 王颖 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1030-1038,I0010,I0011,共11页
当介质的几何结构复杂或者内部存在强物性界面时,传统的地震波正演模拟方法的计算结果往往难以满足实际精细波场计算的要求。多松弛时间格子Boltzmann方法(MRT-LBM)是一种新兴数值模拟方法,具有稳定性好、计算精度高、边界处理灵活等优... 当介质的几何结构复杂或者内部存在强物性界面时,传统的地震波正演模拟方法的计算结果往往难以满足实际精细波场计算的要求。多松弛时间格子Boltzmann方法(MRT-LBM)是一种新兴数值模拟方法,具有稳定性好、计算精度高、边界处理灵活等优点。针对MRT-LBM数值模拟时面临的人工截断边界,提出了一种基于多松弛参数的黏滞吸收边界方案。由于边界反射的压制效果对衰减参数很敏感,因此通过大量数值模拟实验选择了最优参数组合,获得了适用性强的吸收边界条件。该吸收边界条件的算法简单,且可扩展性强。最后应用均匀模型和简单非均质模型验证了其吸收效果,并用复杂的BP模型验证了其适用性。 展开更多
关键词 波场模拟 多松弛时间格子Boltzmann方法(MRT-LBM) 衰减参数 组合优化 多松弛参数 黏滞吸收边界
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