光纤与电子传感器负压波信号对比实验 被引量：1

1

作者 赵林 王纪强 李振 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期610-615,共6页

负压波技术是管道泄漏监测的有效手段。为获取更精确的负压波拐点信息,提高信噪比,采用102.8 m管道实验平台,根据不同环境下传感器监测负压波信号,对光纤传感器与传统电子压力传感器在响应时间、静态稳定性、抗电磁干扰等方面进行了对... 负压波技术是管道泄漏监测的有效手段。为获取更精确的负压波拐点信息,提高信噪比,采用102.8 m管道实验平台,根据不同环境下传感器监测负压波信号,对光纤传感器与传统电子压力传感器在响应时间、静态稳定性、抗电磁干扰等方面进行了对比实验分析。实验结果表明,在同等的管道工况下,光纤传感器从泄漏负压波信号的获取到压力信号的重新恢复稳定约需30 ms,远优于电子传感器500 ms的响应时间。在静态稳定性实验中,光纤传感器压力信号输出稳定,压力波动范围±0.001 MPa,远小于电子传感器压力输出变化±0.006 MPa。综合评价分析表明,光纤传感器具有良好的稳定性及抗电磁干扰性能,在管道泄漏监测及能源、化工等领域有着广阔的应用前景。 展开更多

关键词 负压波 光纤传感器 响应时间 稳定性

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基于光纤光栅加速度传感器的平面震动定位试验 被引量：1

2

作者 宋广东 王昌 +3 位作者 王金玉 赵永亮 张贞良 刘统玉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2012年第3期32-36,共5页

岩石等介质在外力作用下发生变形或开裂破坏过程中,释放弹性能产生微震事件。基于光纤传感技术的微震监测系统采用光纤光栅加速度传感器,在信号传输过程中不受光强影响,传输距离远,本质安全,抗电磁干扰,克服了传统电子类微震传感器的缺... 岩石等介质在外力作用下发生变形或开裂破坏过程中,释放弹性能产生微震事件。基于光纤传感技术的微震监测系统采用光纤光栅加速度传感器,在信号传输过程中不受光强影响,传输距离远,本质安全,抗电磁干扰,克服了传统电子类微震传感器的缺点。为验证系统性能,进行了平面震动监测试验,利用最小二乘法实现震源平面定位。试验采集信号波形清晰,高信噪比,高阻尼,传感器布置在震源周围时,定位精度大大提高,震源定位误差并不随采样频率提高而降低。试验结果对光纤传感微震监测系统应用于煤矿井下冲击地压监测具有重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 微震 光纤传感 平面定位 最小二乘法 采样频率

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一种组合结构光纤光栅压力传感器 被引量：5

3

作者 赵林 姜龙 李连庆 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期60-62,66,共4页

针对目前能源化工领域压力监测需求,结合光纤双光栅感知原理,设计开发出一种满足实际工程应用的光纤光栅压力传感器。采用波纹管与悬臂梁相结合的传感结构,解决了温度对压力测量的交叉敏感问题,并通过详细的理论及标定试验分析了传感器... 针对目前能源化工领域压力监测需求,结合光纤双光栅感知原理,设计开发出一种满足实际工程应用的光纤光栅压力传感器。采用波纹管与悬臂梁相结合的传感结构,解决了温度对压力测量的交叉敏感问题,并通过详细的理论及标定试验分析了传感器的传感特性。实验结果表明,该传感器具有温度自补偿、线性度和重复性好、精度较高等优点,特别适合于石油、煤炭、化工等易燃、易爆环境的压力监测,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 光纤布喇格光栅 压力传感器 交叉敏感 线性度 可靠性

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基于差压原理的矿用光纤光栅风速传感器 被引量：8

4

作者 李振 王纪强 +2 位作者 赵林 张华文 刘统玉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期244-249,共6页

设计了一种新型的矿用光纤光栅风速传感器,利用差压原理实现风速转化,由波纹管、等强度悬臂梁和双光纤光栅组成差分敏感机构,并通过算法进一步进行温度补偿,有效克服了温度交叉敏感问题,提高了应变测量的灵敏度。文中推导了光纤光栅中... 设计了一种新型的矿用光纤光栅风速传感器,利用差压原理实现风速转化,由波纹管、等强度悬臂梁和双光纤光栅组成差分敏感机构,并通过算法进一步进行温度补偿,有效克服了温度交叉敏感问题,提高了应变测量的灵敏度。文中推导了光纤光栅中心波长变化量与风速的关系,同时对敏感机构进行了水压模拟试验,得到传感器敏感机构的灵敏度为0.703 pm/Pa,与理论值具有很好的吻合度;对风速传感器样机进行风洞试验测试,结果表明风速在0.2~20 m/s的情况下,传感器测量误差可基本控制在±0.3 m/s以内,并具有良好的线性关系。 展开更多

关键词 风速传感 差压原理 光纤光栅 差分敏感机构

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光纤多参数传感器研究 被引量：5

5

作者 刘统玉 李振 +4 位作者 孟祥军 赵林 王富奇 董果凤 王纪强 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期66-73,共8页

基于光纤Bragg光栅(FBG)检测原理,研发了适用于地下空间安全监测应用的光纤风速、温度、湿度等多参数传感器。光纤风速传感器基于激光致热光纤热线式流量检测原理,对于低风速有较高的灵敏度,风速从0变化到0.5 m/s时,FBG波长变化量为800 ... 基于光纤Bragg光栅(FBG)检测原理,研发了适用于地下空间安全监测应用的光纤风速、温度、湿度等多参数传感器。光纤风速传感器基于激光致热光纤热线式流量检测原理,对于低风速有较高的灵敏度,风速从0变化到0.5 m/s时,FBG波长变化量为800 pm,采用解调精度为1 pm的光纤光栅解调仪,风速分辨率为0.7 mm/s。光纤湿度传感器通过在FBG光栅表面均匀涂覆湿度敏感的聚酰亚胺溶液,湿度变化导致光纤应变变化进而实现湿度测量。对新型光纤光栅温湿度传感器的性能参数进行测试,实验测试结果显示,传感器监测灵敏度为4.2pm/%RH,检测精度小于±3%RH。 展开更多

关键词 光纤传感 地下空间 风速 温湿度

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基于光谱吸收的光纤甲烷监测系统在瓦斯抽采中的应用 被引量：22

6

作者 赵燕杰 王昌 +5 位作者 刘统玉 王哲 魏玉宾 李艳芳 尚盈 王黔 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2857-2860,共4页

研究了一种基于光谱吸收的光纤甲烷远程实时在线监测系统,分析了该系统在瓦斯抽采中的应用。该系统以1665nm波长半导体激光器作为光源,以单片机C8051F410为核心处理器,采用锯齿波信号实现了气体激光吸收光谱的波长调制,结合A/D转换电路... 研究了一种基于光谱吸收的光纤甲烷远程实时在线监测系统,分析了该系统在瓦斯抽采中的应用。该系统以1665nm波长半导体激光器作为光源,以单片机C8051F410为核心处理器,采用锯齿波信号实现了气体激光吸收光谱的波长调制,结合A/D转换电路、通讯电路和显示电路,可进行声光报警、LCD液晶显示等。利用内置参考池对激光波长漂移进行自适应调整,可以实现甲烷吸收线的锁定。该系统已在国内外建立多个示范工程,试验表明,该系统具有很好的稳定性,在0%~100%量程实现了分布式多点甲烷气体浓度的实时在线监测和显示,监测的灵敏度可达ppm量级,在煤矿瓦斯抽采领域具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 光谱吸收 瓦斯抽采 光纤传感器 甲烷监测 单片机

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基于DLL技术和COM组件技术实现LabVIEW和MATLAB混合编程 被引量：29

7

作者 宋广东 王昌 +2 位作者 王金玉 路璐 魏玉宾 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2013年第1期287-289,共3页

LabVIEW和MATLAB混合编程应用日益广泛,然而大多数开发软件在客户端应用时需要同步安装MATLAB,大大限制了软件的推广应用。针对LabVIEW和MATLAB混合编程开发软件发布后独立于MATLAB运行的要求,从LabVIEW和MATLAB共同支持的数据接口技术... LabVIEW和MATLAB混合编程应用日益广泛,然而大多数开发软件在客户端应用时需要同步安装MATLAB,大大限制了软件的推广应用。针对LabVIEW和MATLAB混合编程开发软件发布后独立于MATLAB运行的要求,从LabVIEW和MATLAB共同支持的数据接口技术出发,论述LabVIEW调用MATLAB计算代码的方法,比较每种接口技术的优势和缺点。通过实例实现了基于DLL(动态链接库)技术和COM(基于组件对象模型)组件技术的LabVIEW与MATLAB混合编程。成功实现了应用程序独立运行并明显改善了执行效率。 展开更多

关键词 LABVIEW MATLAB 混合编程 DLL COM组件

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自放大结构分布反馈光纤激光器输出特性 被引量：5

8

作者 宋志强 祁海峰 +2 位作者 郭健 王昌 彭纲定 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期98-101,共4页

在光敏性掺铒光纤上制作了45mm长非对称相移结构光纤光栅,构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光,实现了对前向输出激光信号的放大,并采用OptiSystem软件模拟了掺... 在光敏性掺铒光纤上制作了45mm长非对称相移结构光纤光栅,构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光,实现了对前向输出激光信号的放大,并采用OptiSystem软件模拟了掺铒光纤长度与增益的关系.为了保持输出激光的窄线宽和低噪音特性,利用布喇格波长与激光相同的光纤光栅和光纤环行器构成光窄带滤波器,对放大后激光信号的ASE噪音进行滤除.研究表明:所设计的激光器结构充分利用了泵浦光,在300mW的(980nm)泵浦功率下获得了功率为32.5mW,线宽为11.5kHz,相对强度噪音为-87dB/Hz的激光输出. 展开更多

关键词 分布反馈光纤激光器 相移光纤光栅 光纤放大器 窄线宽 低噪音

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分布反馈光纤激光器封装工艺 被引量：4

9

作者 宋志强 王伟涛 +3 位作者 祁海峰 郭健 倪家升 王昌 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期112-115,共4页

分析了分布反馈光纤激光器的声波敏感机理,发现阻断"弦"结构对声振动的传递和响应是隔声隔振封装工艺的关键.根据分析设计了一种主体为弧形中性轴线槽的封装结构,分布反馈光纤激光器有源相移光栅在一定预拉力下粘结固定在封... 分析了分布反馈光纤激光器的声波敏感机理,发现阻断"弦"结构对声振动的传递和响应是隔声隔振封装工艺的关键.根据分析设计了一种主体为弧形中性轴线槽的封装结构,分布反馈光纤激光器有源相移光栅在一定预拉力下粘结固定在封装结构的槽中,光栅各点均贴附在弧形平面上.实验结果表明,这种结构有效消除了声致弯曲等效应的影响,使激光器窄线宽特性在外界声波和振动冲击下能够得到良好保持.同时,实现了激光波长大范围的温度调谐,波长温度调谐系数由10 pm/℃提高到30 pm/℃以上,且激光器输出性能稳定. 展开更多

关键词 光纤激光器 分布反馈光纤激光器 有源相移光纤光栅 隔声隔振 频率调制

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光纤负压波管道泄漏监测系统 被引量：9

10

作者 赵林 王纪强 李振 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期121-126,共6页

管道泄漏引发的负压波信号及其沿管道衰减程度与管道工况、长度及泄漏孔直径等因素有关。针对传统负压波监测方法定位精度低、可靠性差等问题,提出了一种光纤负压波管道泄漏监测方法。由泄漏负压波在管道中传播规律,通过提高传感器布设... 管道泄漏引发的负压波信号及其沿管道衰减程度与管道工况、长度及泄漏孔直径等因素有关。针对传统负压波监测方法定位精度低、可靠性差等问题,提出了一种光纤负压波管道泄漏监测方法。由泄漏负压波在管道中传播规律,通过提高传感器布设密度,降低信号衰减强度,得到了更清晰的负压波下降沿拐点信息。根据泄漏点所在传感器区间不同,提出了自适应负压波波速数值计算方法。在实验室分别对光纤与传统负压波泄漏监测方法进行对比分析,实验结果显示,在泄漏量为管道总运输量5%的工况下,光纤监测法泄漏定位误差小于1.6%,较传统的监测方法能获得更高的管道泄漏监测灵敏度及定位精度,具有更加广阔的应用前景。 展开更多

关键词 管道泄漏 负压波 光纤传感 波速矫正

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基于采动应力监测的深部动力灾害预测技术 被引量：4

11

作者 宋广东 刘统玉 王昌 《中国矿业》 北大核心 2012年第S1期520-522,共3页

随着浅部煤炭资源的日益枯竭,煤炭开采逐步向深部发展。深部煤岩体所处的"三高一扰动"的特殊地质力学环境,导致用传统的围岩支撑压力分布曲线确定应力分布形态必然会出现较大偏差。本文通过对采动应力的理论分析,得出垂向采... 随着浅部煤炭资源的日益枯竭,煤炭开采逐步向深部发展。深部煤岩体所处的"三高一扰动"的特殊地质力学环境,导致用传统的围岩支撑压力分布曲线确定应力分布形态必然会出现较大偏差。本文通过对采动应力的理论分析,得出垂向采动应力的异常是引起工作面前方煤岩体采动灾害的重要原因。设计了采动应力监测方法,利用采动集中应力梯度实现了不同测点应力传感器监测值的可比性,并提出了采动应力监测范围应尽可能大和测点布置方案。 展开更多

关键词 深部开采 采动应力 垂向应力监测 应力梯度

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基于湍流振动的光纤干涉仪流量计的研究 被引量：1

12

作者 尚盈 刘小会 +4 位作者 王昌 赵文安 吕京生 王英英 赵庆超 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期168-172,共5页

针对石油测井中流量是确定石油生产和传输特性极其重要的参数,提出一种非浸入式光纤干涉仪流量测量方法。在油管外壁紧密缠绕传感光纤,当流体流过管壁时可由湍流产生振动,引起管壁的动态压力变化,导致传感光纤内的传输光相位发生变化,... 针对石油测井中流量是确定石油生产和传输特性极其重要的参数,提出一种非浸入式光纤干涉仪流量测量方法。在油管外壁紧密缠绕传感光纤,当流体流过管壁时可由湍流产生振动,引起管壁的动态压力变化,导致传感光纤内的传输光相位发生变化,通过检测光相位的变化就可以获得相应的流量。在实验中找出管壁的振动频率特性,在此频率特性范围内确定出由湍流诱发的管壁振动加速度脉动值的标准方差与平均流量的量化关系,实现了5m3/h^50m3/h流量实时在线测量。 展开更多

关键词 光纤光学 液体流量 湍流振动 动态压力 干涉仪

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光纤流量非浸入式测试系统 被引量：3

13

作者 尚盈 刘小会 +1 位作者 王昌 赵文安 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2001-2006,共6页

提出了一种基于湍流振动原理的非浸入式流量测量方法.该方法通过在油管外壁缠绕特定长度的传感光纤,并在传感光纤两端焊接光纤光栅组成光纤流量传感单元.由于流体流过管壁时湍流产生动态压力,动态压力会导致缠绕在管壁上的传感光纤相位... 提出了一种基于湍流振动原理的非浸入式流量测量方法.该方法通过在油管外壁缠绕特定长度的传感光纤,并在传感光纤两端焊接光纤光栅组成光纤流量传感单元.由于流体流过管壁时湍流产生动态压力,动态压力会导致缠绕在管壁上的传感光纤相位发生变化;通过光纤干涉仪技术、时分复用技术及相位载波调制解调技术解调出相位信息,即可实现流量的在线监测.实验数据分析显示,得到的相位变化与流速呈二次曲线关系,设计的实验系统可实现5～50 m3/h流量的实时在线测量.由于采用光纤作为传感器感知流量信号,该方法结构简单可靠,灵敏度高,避免了传感光纤流量计需要浸入流场的缺陷,是井下流量测试的理想方法. 展开更多

关键词 光纤传感 光纤干涉仪 光纤光栅 流量测量 湍流振动 动态压力

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基于吸收光谱乙炔气体浓度在线检测系统的研究 被引量：6

14

作者 尚盈 魏玉宾 +2 位作者 王昌 雷涛 宋志强 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期171-174,共4页

可调谐二极管激光吸收光谱技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收谱线的吸收光谱,从而对待测气体进行定性或定量分析技术,与多次反射池相结合,利用谐波检测技术对所提取的微弱信号进行处理,设计了一套远... 可调谐二极管激光吸收光谱技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收谱线的吸收光谱,从而对待测气体进行定性或定量分析技术,与多次反射池相结合,利用谐波检测技术对所提取的微弱信号进行处理,设计了一套远距离在线测量乙炔气体监测系统,经过系统实验,能准确、快速地完成乙炔气体浓度的监测。 展开更多

关键词 吸收光谱 乙炔 浓度 谐波检测

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煤矿管道泄漏监测系统设计 被引量：9

15

作者 赵林 王纪强 侯墨语 《工矿自动化》 北大核心 2016年第10期12-15,共4页

针对煤矿井下管道运行情况监测采用人工巡查法存在的耗费人力、物力及突发状况下难以发现泄漏点的问题,基于光纤传感技术及负压波信号检测与定位原理设计了一种煤矿管道泄漏监测系统,给出了系统结构,介绍了光纤压力传感器增敏结构、负... 针对煤矿井下管道运行情况监测采用人工巡查法存在的耗费人力、物力及突发状况下难以发现泄漏点的问题,基于光纤传感技术及负压波信号检测与定位原理设计了一种煤矿管道泄漏监测系统,给出了系统结构,介绍了光纤压力传感器增敏结构、负压波下降沿信号精确获取技术等系统关键技术,并对系统进行了长期运行试验和可靠性试验。试验结果表明,该系统运行稳定、可靠,能有效识别阀门开闭、泵启停等正常工况变化,并能对突发的管道泄漏进行定位,定位误差小于1%。 展开更多

关键词 煤矿管道 泄漏监测 泄漏点定位 光纤传感 负压波

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三维成像激光雷达线阵探测模式分析 被引量：9

16

作者 孙志慧 邓甲昊 王昌 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期381-385,共5页

以三维成像激光雷达对地面车辆目标探测为应用背景,采用线阵光电探测器并行接收的新体制来提高对目标成像的速度和实时性。按照对目标照射的激光辐射形式,总结出两种线阵探测模式:一种是激光多束发射模式,另一种是激光泛光发射模式。对... 以三维成像激光雷达对地面车辆目标探测为应用背景,采用线阵光电探测器并行接收的新体制来提高对目标成像的速度和实时性。按照对目标照射的激光辐射形式,总结出两种线阵探测模式:一种是激光多束发射模式,另一种是激光泛光发射模式。对这两种模式的机理、实现方式及优缺点进行了分析,并分别建立了两种模式下的激光雷达探测方程。采用信噪比和测距精度来分析两种模式的探测和测距性能。分别推导出了两种模式下信噪比与距离,发射功率与距离的关系表达式并进行了仿真。仿真结果表明,在相同距离和发射功率下,激光多束发射模式的回波信噪比更高;在相同距离和测距精度下,激光泛光发射模式需采用更高的发射功率。 展开更多

关键词 激光雷达 探测模式 线阵探测 三维成像

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