光纤Bragg光栅传感器在桥梁工程中的应用

本文概述了光纤Bragg光栅传感器(FBG)的组成、原理、类型及特点，介绍了目前光纤Bragg光栅传感器在国外桥梁工程中的研究及应用情况以及国内应用实例，并分析了现有应用的不足之处，指出了光纤Bragg光栅传感器在桥梁结构健康监测应用中的发展方向。     

分布式光纤传感器在预应力结构健康监测中的应用研究

介绍了国内外分布式光纤传感器应用于桥梁等大型预应力混凝土结构进行安全监测的现状,讨论了光纤传感器在大型预应力等结构健康监测应用中的发展前景。     

FBG多功能传感系统集成与应用

为充分发挥光纤光栅(FBG)传感系统复用能力,可同时对传感光路各个传感器的光信号进行有效识别,且为传感器设计和加工提供依据,基于FBG传感原理,从系统集成及复用能力优化的角度,探讨波分复用传感器设计方法,以及节点传感器结构和灵敏度设计原则与标准,并将提出的原则等应用于某实际工程光纤监测系统。传感系统在运行过程中,获得了较为可靠的监测数据,分布式光纤和点式电测技术测试结果相差6%左右,进一步表明临近光纤传感器没有出现传感信号串扰现象,为工程施工和安全维护提供参照。     

长周期光纤光栅实时监测复合材料固化研究

作为一种新型的光纤实时传感系统,长周期光纤光栅(Long-period Fiber Grating,LPFG)传感器受到了越来越多的关注,采用长周期光纤光栅(Long-period Fiber Grating,LPFG)传感器监测树脂传递模型(Resin Transfer Molding,RTM)工艺的流动前沿,研究了各种工艺条件对LPFG损耗波峰的影响,探讨了LPFG在RTM工艺中的应用情况.     

光纤法-珀传感器监测混凝土固化期收缩应变的实验研究

本文介绍了光纤法-珀应变传感器的基本原理及优点,并用其进行了混凝土固化过程中的收缩应变监测实验,在混凝土两天的固化过程中监测到了130微应变的收缩应变.本文还对光纤法-珀应变传感器的温度稳定性能进行了理论分析及对比实验,实验结果表明,在一定条件下环境温度对光纤法-珀应变传感器的影响可忽略不计,因此可不用任何温度补偿.     

分布式光纤布拉格光栅在油气管道检测中的应用

阐述光纤布拉格光栅温度应力传感器的工作原理及光栅中心波长的移动探测解调原理,分析光纤布拉格光栅传感器在油气管道监测系统中的应用和前景。     

基于二硫化钨增敏的锥形光纤表面等离子体共振传感器（英文）

提出了一种具有增强灵敏度的锥形光纤二硫化钨(WS₂)-金(Au)表面等离子体共振(SPR)传感器。通过传输矩阵方法对传感器进行了理论模拟,评估了传感器的可行性。在锥形光纤上依次涂覆WS₂和溅射金膜进行传感实验,该传感器的实验折射率灵敏度可达 4 158.171 nm/RIU,比多模光纤SPR 传感器提高了 125.8%,比锥形光纤 Au-WS₂SPR 传感器提高了 50.1%。此外,该传感器中的 WS₂不易脱落,表现出良好的可靠性。该传感器结构简单、易于制造,具有高的折射率灵敏度,在生化传感领域具有良好的应用前景。     

光纤传感技术在核电站安全监测中的应用研究

核电站的安全运行关系到人类生命和财产安全,及时掌握核电站的运行状态是确保核电安全运行的重要前提。光纤传感器具有抗电磁干扰、本质安全、便于联网、易于实现远程和在线测量等一系列优点,可以解决目前核电站运行监测中的诸多不足,能够提供更加准确和可靠的数据。本文阐述了光纤传感技术在核电站中的应用前景,包括管道的振动监测、混凝土的应变、温度监测。通过对光纤传感技术介绍,总结了光纤传感技术的特点和进一步研究发展的方向,指出光纤传感技术在核电站安全监测领域具有的巨大优势和广阔应用前景。     

一种中红外带间级联激光甲烷传感器的研制

甲烷(CH_4)是大气环境监测、工业过程控制、煤矿生产安全等多个领域中需重点监测的气体之一,研制CH_4传感器具有广泛的应用价值。利用CH_4分子在3.31μm附近的基频吸收带并选择其在3038.5cm~(-1)的吸收线作为目标谱线,研制了一种基于中红外室温、连续、单模带间级联激光器(ICL)的CH_4传感器。该传感器采用可调谐激光直接吸收光谱技术以及长光程(54.6m)吸收光谱技术测定CH_4气体浓度。自主研制了高灵敏、低功耗的激光器温度控制器和电流驱动器,编写了基于LabVIEW的数据产生、采集与处理程序。利用体积分数为2.1×10~(-6)的CH_4标准气体和气体稀释系统配备了不同浓度的CH_4气体样品,开展了传感器的性能测试实验。根据传感器标准差的分析结果,当采样周期为2.5s时,传感器的1σ检测下限约为1.1×10~(-8)。利用该传感器对室外大气中CH_4浓度进行了连续84h的监测,结果证实了所研制CH_4传感器的工程实用价值。     

基于光纤光栅的输油管道安全监测系统

针对穿插于滑坡体内的输油管道,提出一种基于光纤光栅传感的管道安全监测系统。系统由光开关和光纤光栅解调仪共同完成数据的自动测量和存储,并利用GPRS方式进行数据传输。利用已知管道上三点应力求最大应力的方法,选用自行研制的光纤光栅传感器监测管体应力。该传感器除了具有抗电磁干扰、耐腐蚀、稳定性好的优点,还可以实现温度补偿,不但排除了温度对测量结果的影响,还可以测量环境温度。经实际应用证明：该监测系统可实现实时监测,性能稳定。     

分布式光纤超声传感器用于检测电缆接头放电故障

光纤传感技术的长距离传输和分布式检测的优势在电缆线路的状态监测领域具有很大的应用价值。利用相位敏感型光时域反射仪(Φ-OTDR)对电缆接头故障诊断中的局部放电进行研究。瑞利散射相干光信号具有随机特性,其方差变量可作为弱小超声信号的检测量。在电缆局部放电实验中,将5个光纤环传感器绕制在电缆接头上特定的超声监测点,以此来验证Φ-OTDR系统的分布式定位检测能力。实验同时对比了局部放电的电测法和光纤声测法的信号特征,并利用压电传感器来校正5个光纤环传感器的位置,以验证Φ-OTDR分布式光纤超声传感器在局部放电测量中的特性。     

基于光学相关的光纤法布里-珀罗传感器解调仪

针对当前光纤法布里-珀罗(F-P)传感器解调仪存在的结构复杂和成本较高等问题,提出一种基于光学相关原理的新型解调方案.采用平板玻璃作为光学互相关器,利用平板玻璃与F-P腔的互相关关系解调出光纤F-P传感器的腔长.建立仿真模型对解调光路进行优化设计,搭建了结构简单的单模光纤F-P传感器解调仪,该仪器仅由宽谱光源、平板玻璃、线阵CCD、柱面镜和单模光纤搭建而成.实验结果表明,腔长解调分辨率达到0.72 nm.该解调仪在光纤测井、液位测量和结构健康监测等领域中的温度、压力和位移测量中有着广阔的应用前景.     

光纤SERS传感器结构及典型应用

光纤具有体积小、灵活性高、无电磁干扰、重量轻、适用于信号远程传输等优势,可以与SERS(Surface-enhanced Raman scattering)技术相结合,制备成光纤SERS传感器,广泛应用于无标签的化学、生物传感领域。光纤SERS传感器具有传统SERS技术的优点,且兼具多路复用能力和特殊环境下的连续动态监测能力。本文主要综述了光纤SERS传感器结构及其典型应用。首先,探究了光纤SERS传感器的发展及其必要性;其次,介绍了目前常见的光纤SERS传感器及其制备方法;最后,简要介绍了光纤SERS传感器在典型领域的应用及未来展望。     

光纤腐蚀传感器研究进展

光纤腐蚀传感器(FOCS)是近年来腐蚀监测传感器的研究热点,以其轻巧简便、抗电磁干扰和可分布式测量等优点使其具有诱人的应用前景。对金属腐蚀机理作了介绍,给出了几种常见的光纤腐蚀传感器的检测方法,阐述近年来光纤腐蚀传感器的最新进展,对未来光纤腐蚀传感器的发展趋势作进一步展望。     

一种高灵敏度的新型光纤光栅倾角传感器

为实现结构的长期安全监测，设计了一种杠杆原理与摆锤结构相结合的光纤光栅倾角传感器，并在此基础上进行了理论分析、数值计算和传感器性能测试。对比分析了数值计算和实验结果，发现二者具有较好的一致性。为增大传感器的灵敏度，对传感器的尺寸参数进行了设计。考虑到光纤光栅与金属材料之间的锚固效率和传感器的制作工艺要求，综合给出了效果最佳的组合值。实验结果表明，所提光纤光栅倾角传感器的有效监测范围为-5°～5°,传感器的灵敏度为359.04 pm/(°),线性相关度可达0.999,测量重复性误差为3.433%。此外，所提光纤光栅倾角传感器降低了温度对角度测量的影响，适用于温度变化较大且精度要求较高的工作环境，有良好的应用前景。     

光纤光栅法布里-珀罗传感器频分复用技术

理论分析了光纤光栅法布里-珀罗(F-P)传感器频分复用技术的原理,并给出了信号处理对腔长选取的要求。数值模拟结果表明,不同腔长的传感器具有不同的谐振条纹频率,为保证频域中的信号不发生重叠,要求不同光纤光栅法布里-珀罗传感器间的腔长之差必须大于光纤光栅的长度。进一步的实验及模拟分析结果发现,温度等待测量的变化仅仅使光纤光栅法布里-珀罗传感器的反射光谱整体平移,相应的频域信号只产生相移而形状不发生变化,因而不能采用普通光纤法布里-珀罗(FFP)传感器的腔长傅里叶变换解调法解调频分复用光纤光栅法布里-珀罗传感器的信号。根据这一特点,提出了利用自相关分析实现频分复用传感器系统信号解调的方案。     

并联复用光纤法-珀加速度传感器及解调方法的研究

提出了一种基于菲佐干涉仪的并联复用光纤法-珀加速度传感器的解调原理及系统,其中光纤法-珀加速度传感器是基于惯性质量引起法-珀腔腔长变化实现加速度传感的原理。针对此并联复用系统,建立了菲佐干涉仪的相对输出光强与光纤法-珀加速度传感器的法-珀腔腔长和菲佐干涉仪的厚度之间的关系模型,进一步建立了基于菲佐干涉仪的光纤法-珀加速度传感器系统的加速度传感理论模型。在此基础上对菲佐干涉仪解调并联复用光纤法-珀加速度传感器信号的原理进行了数值仿真,并对基于菲佐干涉仪解调的多通道光纤法-珀加速度传感器并联复用能力进行了分析。研究结果表明,数值仿真结果和理论分析相吻合,菲佐干涉仪解调多通道光纤法-珀加速度传感器并联复用系统具有可行性。     

光纤传感器在兵器系统中的应用

简述美国、法国、西德等国军用光纤传感器目前的研制计划及市场情况,重点介绍光纤陀螺和光纤水听器的基本结构及其在兵器系统中的应用前景,最后论述了光纤传感器的发展动向。     

光纤光栅传感器的应用

在光纤传感领域，光纤光栅传感技术是十多年来发展最为迅速的技术之一，传感系统本身和应用领域均有了很大发展．文章介绍了光纤光栅的结构、性能以及传感的原理，回顾了光纤光栅传感器在地球动力学、航天器及船舶航运、民用工程结构、电力工业、医学、和化学传感中的应用．     

伽马射线辐照增益光纤对光纤放大器低频噪声特性的影响

针对光纤放大器的空间应用,对光纤放大器在辐射环境中的性能变化进行了实验研究。对铒镱共掺光纤放大器的增益光纤进行伽马射线辐射,研究了光纤放大器的输出功率和光谱特性的演化规律,并采用频谱测量法研究了光纤放大器的噪声特性。通过总剂量为50 krad的在线辐照实验发现,光纤放大器输出功率、光谱的中心波长峰值功率以及光噪声都随着辐射剂量的积累而不断降低。采用光噪声模型对辐射后的光纤放大器噪声特性进行分析,与辐射前相比,发现光噪声中的弛豫振荡噪声部分和中频部分的相对强度噪声系数分别增加了1.625×10~(-4)nW·mW~(-2)·Hz-1和3.122×10~(-4)pW·mW~(-2)·Hz~(-1),而光散粒噪声系数分别减小0.900 pW·mW~(-1)·Hz~(-1)和0.035 pW·mW~(-1)·Hz~(-1),对于光纤放大器在太空的实际应用中,需要重视相对强度噪声的抑制。