基于光纤智能夹层传感结构的应力测量研究

制作了一种模块化的光纤传感夹层,对夹层内的光纤传感器的应力特性进行了实验研究。分析了应变对传感系数的影响,对埋入到光纤智能夹层中的两种光纤传感器的输出特性进行了比较。实验结果表明:光纤Bragg光栅传感器的波长漂移与应变之间具有理想的线性关系,但应变灵敏度由1.2pm/με降至1.15pm/με;由于制作工艺的局限,对于非本征F-P光纤传感器,当应变达到350με后,应变与载荷具有较好的线性响应。与非本征F-P光纤传感器相比,光纤Bragg光栅传感器是光纤智能夹层首选的应变传感器。将埋入了Bragg光栅传感器的智能夹层粘贴于某型飞机的翼-身连接构件内部进行监测,实验结果为光纤智能夹层应用于复合材料结构的应变监测提供了参考。     

光纤检测系统在燃气管道应力、位移实验分析中的应用

城市燃气管道是城市基础设施的重要组成部分,由于城市路面车流量的增加、道路的路况以及管道本身材质的缺陷,在长期的工作环境下,埋入地下的管道受到了各种力的作用,其受力情况十分复杂。目前管道的埋深和管道本身的设计是根据设计人员的经验或者简单理论分析来确定的,遇到沉降因素复杂的特殊地段管道,其安全就不能保证,所以有必要进行实验分析。本文通过特殊地段管道的模拟试验,分析了在不同沉降因素作用下管道的安全性,试验中应用光纤检测系统及电测系统同时进行检测,两者的分析结果相近,为燃气管道沉降参数监测与预报系统的建立奠定实验基础。     

基于光纤传感的化学需氧量全光谱检测系统

为了快速准确地检测地表水、污水的化学需氧量(COD),设计了一种十字通透式结构光纤传感器,建立了一种水质COD全光谱检测系统。基于该系统,建立了COD与光谱吸光度的相关性数学模型。对配置的检测水样进行了测量,并比较哈希DR 6000多参数水质检测仪对相同水样测量得到的数据,可以发现,所构建的系统与哈希DR 6000多参数水质检测仪测量COD的示值误差小于3%,能较好的适用于水质COD实时在线检测。     

煤矿顶板离层回归分析与稳定性评价

以光纤Bragg光栅位移传感器对淮北朱仙庄煤矿顶板离层监测为实际数据依据,选择最佳的典型函数模型对顶板离层进行非线性回归分析,得出能够反映位移发展趋势的回归曲线。监测结果与回归拟合数据表明:非线性回归分析预测方法不仅可以反映煤矿顶板离层实时变化过程,还能根据其变化趋势进行巷道稳定性判断。     

基于双CCD的大型轴类零件直径非接触检测方法研究

针对重型机械工业生产中对大型轴类零件外径测量的需求,基于双CCD传感器测量原理研究了一种新型高效率、高精度的轴径检测方法。介绍了CCD测径系统的检测原理,针对单一CCD传感器测量范围小的缺点,提出了双CCD传感器组合测量大型轴类零件直径(Φ150mm~Φ300mm)的方法,并对影响精度的主要误差来源进行了分析。为了验证该方法的有效性,通过对7种不同直径的标准轴件进行测量,实验表明,测量精度小于±3μm,满足大型轴类零件外径测量的要求。     

基于光纤Michelson干涉仪的钻孔应变传感器

钻孔应变测量是观察地壳应力状态和变化,研究分析应变异常与地质灾害之间关系的主要手段。提出了一种基于光纤Michelson干涉仪的钻孔应变传感器,将钻孔应变转换成测量臂光纤的长度变化,并通过参考臂光纤补偿温度与环境的影响。实验结果表明,其精度为117nm,同时具备有很大的提升空间。该传感器耐高温高压,抗电磁干扰,抗雷击,可应用于野外观测站。     

生物矿化法制备HgS/聚氨酯复合薄膜及其对Ba2+的传感性能

通过生物矿化法制备出HgS/聚氨酯纳米复合材料并用FTIR、SEM等对材料进行了表征. 研究发现聚氨酯分子可以控制HgS的成核和晶体生长. 聚氨酯的量子限域效应已通过紫外-可见光谱证实,在约291 nm处有明显的特征吸收峰. 荧光性能研究结果表明HgS/聚氨酯纳米粒子复合薄膜对Ba²⁺的存在十分敏感,少量的Ba²⁺会使荧光强度明显上升,水中常见离子几乎对此没有影响.     

基于双M-Z干涉仪的光纤周界防护系统

基于光纤双Mach-Zehnder干涉仪(MZI)结构对周界防护系统进行了设计研究。通过对两路经过不同延时的相同信号进行互相关运算,实现了对振动入侵点的定位。提出了一种分段数据处理方法,有效地提高了定位稳定性及准确性。测试结果表明,该双Mach-Zehnder干涉仪周界防护系统可以实时对振动点进行定位,在传感光纤长度为2km、采样率为2MHz时定位精度优于200m,能够长时间连续稳定工作。     

基于光纤锥级联结构的湿度传感器

提出了一种基于普通单模光纤粗锥级联结构的马赫-曾德尔干涉湿度传感器.将两根单模光纤对芯熔融成一个粗锥,并依次级联,形成光纤锥-单模光纤-光纤锥-单模光纤-光纤锥结构.外界环境湿度、温度的改变使传感器的纤芯基模和包层模的光程差发生改变,引起传感器干涉光谱发生变化.通过监测干涉谱波长和能量的变化实现对外界物理量的测量.实验结果表明,当空气中湿度在35~95%RH范围内变化时,传感器的湿度灵敏度为-0.065dB/%RH,线性度为0.997;当温度在30~80℃范围内变化时传感器的温度灵敏度为69.4pm/℃,线性度为0.998.该传感器可以避免温湿度的交叉影响,实现单参量的同时在线区分测量.     

R-T冰情检测传感器在黑龙江漠河河道冬季现场冰情连续自动观测中的应用

介绍"基于空气、冰与水的等效电阻值差异的冰情检测原理",以及基于这一原理设计的"R-T冰雪情自动检测传感器"及其冰雪情观测系统结构.2013.12—2014.4采用该传感器成功地在中国北方最高纬度地区黑龙江省漠河县北极村河道进行了冰雪情现场连续定点观测,并对现场获取的系统采集数据进行了分析.