基于光纤光栅传感网络的电梯健康状态监测系统

针对传统大型电梯钢架结构健康监测手段的传感器布线复杂、传感器退化快等问题,提出了一种基于光纤光栅式传感器构成的准分布式光纤传感网。首先阐明了光纤光栅应力、温度传感器的基本原理,采用“空分复用+波分复用”的方式构建电梯钢架结构的光纤光栅远程传感监测系统,设计应变和位移传感器阵列,并研究了光纤光栅应变计和位移计的解调算法。然后使用电梯钢架结构实物模型搭建相应的试验系统,安装光纤光栅应变计和位移计准分布式网络进行测试,并开发配套的电梯钢接结构运行健康状态监测软件,试验测试结果表明,系统能够实时响应,稳定性良好。该系统为室外大型竖行和斜行电梯的安全运行提供了实时监测数据和安全预警功能,可为其“按需维保”提供大数据支撑。     

修饰不同金纳米颗粒的极大角倾斜光纤光栅折射率传感特性研究

研究了分别使用大尺寸金纳米壳与星型金纳米颗粒修饰极大角倾斜光纤光栅(ExTFG)的局域表面等离子体共振(LSPR)传感器,实验对比了这两种ExTFG-LSPR传感器的折射率传感特性。实验结果表明:修饰星型金纳米颗粒的ExTFG传感器,其TM、TE模的基于波长变化的折射率灵敏度分别提升约15.52和12.8nm/RIU,但共振吸收效应不明显;而修饰大尺寸金纳米壳的ExTFG传感器,在大尺寸金纳米壳的LSPR作用下,其TM、TE模的基于波长变化的折射率灵敏度分别提升约31.1和26.99nm/RIU,同时,TM与TE模在C-L波段表现出强烈的共振吸收,基于归一化强度变化的折射率灵敏度分别约为185.18%/RIU和251.83%/RIU。     

基于FBG传感器的新型重量动态监测装置

为了保障车用电梯安全运行,利用弹簧隔振器、缓冲垫、液压缓冲器、光纤Bragg光栅(FBG)及钢板构建了一种新型的重量实时监测装置.车重信息采用FBG进行感知.隔振器对称的安装在高强度高韧性钢板表面,FBG固定在缓冲垫上.实验研究了传感装置对不同重量车辆的响应特性,传感器受车辆碾压后Bragg谐振中心波长漂移量随时间的变化关系,以及温度和车速对传感装置测量结果产生的影响.实验研究发现:在25～60℃温度范围内,传感装置测量结果不受温度影响;当车辆重量为1 143～3 279 kg,传感装置的Bragg中心波长漂移量与重量之间具有线性关系;车速为5～30 km/h时,最大测量相对误差为3.64％.     

高灵敏度塑料光纤倏逝波传感器研究

为了提高塑料光纤倏逝波传感器的灵敏度,提出了一种新型结构的塑料光纤传感器,该传感器由光纤纤芯、包层和涂敷层三层构成.光纤包层和纤芯由标准塑料光纤的包层和纤芯材料构成,涂敷层由二甲苯稀释的加拿大树脂与TiO2纳米掺杂剂组成;光纤包层、纤芯和涂敷层的折射率阶跃增大,用于提高光纤表面发光强与透射深度.实验分析了 TiO2及涂...     

氧化石墨烯修饰的色散拐点长周期光纤光栅的折射率传感特性

研究了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)修饰的色散拐点长周期光纤光栅(Dispersion-Turning-Point Long Period Fiber Grating,DTP-LPFG)传感器,分析了其光谱特性及对外部折射率的灵敏度特性。利用准连续KrF激光器在载氢单模石英光纤上制作周期约为136μm的DTP-LPFG,采用氢键结合的方式将GO涂覆于光栅表面,构成基于GO修饰的DTP-LPFG传感器。实验结果表明:随着GO在DTP-LPFG表面的沉积,其双谐振峰的左峰发生蓝移,右峰发生红移,双峰间距增大;在1.33~1.38折射率范围内,该传感器在涂覆GO后,谐振双峰间距变化量的折射率灵敏度约为831.89nm/RIU,较未修饰GO的DTP-LPFG提高了1.05倍。     

光致发光发热光分频利用光纤研究

该文利用光热转换六硼化镧（LaB6）、加拿大树脂、纳米SiO2,制备了不同掺杂含量的LaB6-SiO-加拿大树脂溶胶,并涂敷在塑料光纤表面,构成了光致发光发热光分频利用光纤。测试了LaB6颗粒的吸收光谱及升温速率,LaB6掺杂含量与涂敷层厚度对光纤表面发光发热性能的影响。LaB6在波长为510~650 nm时出现弱吸收,用于光辐射;LaB6对其他可见 近红外波段的光呈现出强吸收,用于产热。当LaB6的质量分数为0.30%,涂敷层厚为200 μm时,光纤表面发光发热的均匀性最佳,观测点的平均发光强度及平均升温速率分别达到26.59 μW/cm2和0.29 ℃/min,实现了可见 近红外光谱的光分频利用。     

基于薄包层极大倾角光纤光栅的灵敏度增强型振动传感器

提出了一种薄包层极大倾角光纤光栅悬臂梁振动传感器,采用基于标准单模光纤的极大倾角光纤光栅,从理论上分析包层半径的减小对波导色散因子、包层模的有效折射率、轴向应变灵敏度因子、轴向应变灵敏度及模式阶数的影响,并进行数值仿真,为其振动传感增敏方法提供理论依据.然后使用氢氟酸腐蚀光纤包层,构成不同直径的极大倾角光纤光栅并进行相...     

非接触式测量制动器工作温度的光纤传感器

为了非接触式测量提升系统制动器工作温度,研制了一种结构简单的反射式光纤温度传感器.传感器由氧化石墨烯和石英光纤构成.氧化石墨烯作为温敏材料被涂覆在被测器件表面.光纤采用6芯结构,位于中心的光纤(纤芯直径400μm)为光输出光纤,用于将光束入射到氧化石墨烯温敏薄膜表面;位于中心光纤外围的5根光纤(纤芯直径192μm)...     

光纤研磨纸粒度对侧边研磨塑料光纤传感器灵敏度的影响

为了提高侧边研磨型(D形)塑料光纤倏逝波传感器的灵敏度,采用不同粒度的光纤研磨纸对塑料裸光纤进行侧边研磨,制备了不同直径及不同表面粗糙度的D形塑料光纤倏逝波传感器。实验观测了D区表面形貌、D区直径与表面粗粗度对传感器光传输性能及灵敏度的影响。实验研究发现:D形敏感区域直径及表面粗糙度对传感器光传输及灵敏度影响显著;传感器灵敏度随着D区直径的减小先增大后减小,当D区直径为1200μm时,传感器对葡萄糖溶液的响应灵敏度达到最大值:-0.0032(mg/L)-1;当采用粒度为9μm的光纤研磨纸对光纤进行研磨时,传感器的灵敏度将进一步提升至-0.0045(mg/L)-1,是未经研磨塑料光纤传感器灵敏度的11.25倍。     

高灵敏度塑料光纤湿度传感器

为了提高塑料光纤湿度传感器的灵敏度,该文利用商用塑料光纤、聚砜、二氧化锗(GeO₂)和聚酰亚胺构建了一种新型结构的塑料光纤湿度传感器。首先将长度为0.5 m的商用塑料光纤中心部分(长5 cm)包层去除,并弯曲成U形(弯曲半径为2 cm),再将聚砜与GeO₂的混合物涂覆在商用光纤纤芯表面,然后将涂覆聚砜与GeO₂的塑料光纤在70 ℃下干燥10 h,最后涂覆上聚酰亚胺湿敏材料,在60 ℃下干燥后形成塑料光纤湿度传感器。实验研究了不同涂覆对塑料光纤传感器光传输特性及其灵敏度的影响,实验结果表明,在温度40 ℃、相对湿度10%RH~80%RH下,当塑料光纤纤芯直径为900 μm、聚砜与GeO₂涂覆层厚200 μm、聚酰亚胺湿敏膜厚 20 μm时,传感器对湿度的响应灵敏度可达到-0.9 nW/(1%RH),是将20 μm聚酰亚胺湿敏材料涂覆在1 500 μm塑料光纤纤芯表面响应灵敏度的6.9倍。