检索结果-南通市图书馆

物理学报 2006年第6期55卷 2804-2808页

作者：薛力芳赵启大刘建国郭团黄桂岭刘丽辉南开大学现代光学研究所天津300071

提出将圆环形薄壁截面梁应用于光纤光栅传感,用一个光栅实现了对温度与应力的同时区分测量;对圆环形薄壁截面梁的应变进行了理论与实验分析,结果表明圆环形薄壁截面梁各点应变与该点角度的二倍呈余弦变化关系.

关键词：光纤光栅传感圆环形薄壁截面梁啁啾

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基于超宽带铋铒共掺光纤光源的光纤光栅传感

中国激光 2017年第1期44卷 273-278页

作者：李春生颜玢玢王大朋林锦锋崔亚男桑新柱王葵如罗艳华彭纲定罗映祥北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876 东华大学纤维材料改性国家重点实验室上海201600 新南威尔士大学电气工程与通信学院光子学与光通信实验室澳大利亚悉尼2052 重庆三峡学院电子与信息工程学院重庆404000

为开发低成本且性能稳定的超宽带光源,研究了基于铋铒共掺光纤(BEDF)的超宽带光源的输出光谱特性。当使用830nm激光器抽运时,输出光谱覆盖了整个O、E、S、C、L波段,半峰全宽达525nm。将该BEDF超宽带光源应用于波分复用光纤光栅传感系统... 详细信息

为开发低成本且性能稳定的超宽带光源,研究了基于铋铒共掺光纤(BEDF)的超宽带光源的输出光谱特性。当使用830nm激光器抽运时,输出光谱覆盖了整个O、E、S、C、L波段,半峰全宽达525nm。将该BEDF超宽带光源应用于波分复用光纤光栅传感系统,实现了O波段和C波段的应力传感。实验结果表明,将BEDF超宽带光源应用于大规模光纤光栅传感网络,可大幅度提高传感系统的复用容量。

关键词：传感器超宽带光源掺铋光纤光纤光栅传感

基于线阵InGaAs光电二极管阵列的光纤光栅传感解调

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光子学报 2007年第9期36卷 1591-1594页

作者：李国玉刘波郭团张键袁树忠开桂云董孝义南开大学现代光学研究所天津300071

采用线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅并结合空分复用和波分复用技术,对光纤光栅传感进行解调.设计了基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅传感解调系统,通过系统测试和性能分析,该解调系统解调带宽42 nm,信噪比30 ... 详细信息

采用线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅并结合空分复用和波分复用技术,对光纤光栅传感进行解调.设计了基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅传感解调系统,通过系统测试和性能分析,该解调系统解调带宽42 nm,信噪比30 dB,波长偏移测量精确度±15 pm,功率测量精确度为±0 .3 dB.基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅解调系统不但尺寸小,功耗低,而且具有较高的解调速度.

关键词：光纤光栅传感 InGaAs光电二极管阵列解调系统

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基于弯曲伸张结构的光纤光栅传感研究

物理学报 2012年第5期61卷 242-248页

作者：张敬花乔学光冯忠耀忽满利高宏周锐杨扬西北大学物理系西安710069

以民用工程结构如桥梁、大坝、高层建筑的健康检测为背景,采用光纤光栅传感器实现对结构性能的实时监测和诊断,及时发现结构的损伤以评估结构的安全性.提出了一种可用于光纤光栅传感的新型弯曲伸张弹性敏感结构,可实现对压力、应变以及... 详细信息

以民用工程结构如桥梁、大坝、高层建筑的健康检测为背景,采用光纤光栅传感器实现对结构性能的实时监测和诊断,及时发现结构的损伤以评估结构的安全性.提出了一种可用于光纤光栅传感的新型弯曲伸张弹性敏感结构,可实现对压力、应变以及加速度的准确测量.对该结构弯梁腹部处的应变进行了理论分析和实验验证,结果表明弯梁腹部处各点的应变与该弯曲伸张结构在竖直方向上所受压力、应变以及加速度大小成线性关系.其最大的优点是同样灵敏度下体积小,在井下等横向尺寸受限、又要测量纵向加速度的情况下,梁式传感结构很可能无法使用,该新型弯曲伸张型弹性敏感结构可作为弹性元件用于光纤光栅压力、应变、称重以及加速度传感器的设计.

关键词：光纤光栅传感弯曲伸张结构

基于光纤光栅传感的螺纹钻杆复合载荷多节点检测技术

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工程力学 2018年第8期35卷 230-235页

作者：耿淑伟余有龙梅钰洁赵曾殷参赖小明合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009 合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 北京卫星制造厂北京100190

引入光纤光栅应变传感器和温度传感器,结合螺纹钻杆复合载荷(轴向压力、弯矩和扭矩)分离理论,实现对钻进过程中螺纹钻杆多节点处复合载荷自动分离与在线检测,同时对钻进过程中出现的温升进行了补偿。将检测结果与电机施加的载荷(压力和... 详细信息

引入光纤光栅应变传感器和温度传感器,结合螺纹钻杆复合载荷(轴向压力、弯矩和扭矩)分离理论,实现对钻进过程中螺纹钻杆多节点处复合载荷自动分离与在线检测,同时对钻进过程中出现的温升进行了补偿。将检测结果与电机施加的载荷(压力和扭矩)进行对比分析,认为螺纹钻杆前端(靠近钻头一侧)受到被钻物侧向挤压和摩擦阻力较大,使得电机施加的压力和扭矩传递损耗较多,导致易磨损、变形;而螺纹钻杆中段和末端只是短暂甚至未进入被钻物,传递损耗相对较少,受弯矩的影响较大。该检测技术为钻杆材料的选择、结构优化和钻进参数的选定提供技术支撑。

关键词：光纤光栅传感螺纹钻杆复合载荷多节点检测温度补偿

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具有温度补偿功能的光纤光栅传感解调系统

光学学报 2005年第3期25卷 307-311页

作者：张东生开桂云曹晔姜莉罗建花董孝义南开大学现代光学研究所

从理论和实验上研究了三角形光纤布拉格光栅的温度特性,结果表明:三角形光纤布拉格光栅谐振波长的温度变化率与普通光纤光栅的相同,并且其光谱形状不随温度的变化而改变。利用三角形光纤光栅光谱的这一温度特性,设计了一种具有温度补偿... 详细信息

从理论和实验上研究了三角形光纤布拉格光栅的温度特性,结果表明:三角形光纤布拉格光栅谐振波长的温度变化率与普通光纤光栅的相同,并且其光谱形状不随温度的变化而改变。利用三角形光纤光栅光谱的这一温度特性,设计了一种具有温度补偿功能的应变传感解调系统。该系统利用斜线光纤光栅将光纤光栅应变传感的波长编码信息转换为强度,并且用信号强度与参考光强度的比值作为应变的度量值。研究表明,应变与应变度量值成线性关系,同时系统具有温度补偿功能。在三种不同的温度条件下,对悬臂梁的应变测试结果显示:在实验测量范围内,温度变化1 ℃导致的应变测量误差小于6微应变。由于采用信号强度和参考光强度的比值作为应变的度量值,避免了宽带光源的平坦度及波动对测量结果的影响。

关键词：导波与光纤光学光纤光栅传感应变测量三角形光纤布拉格光栅温度补偿

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光纤光栅传感系统信号解调新技术研究

电光与控制 2008年第2期15卷 85-89页

作者：王瑜乔学光傅海威禹大宽马超张晶西安石油大学陕西省光电传感测井重点实验室西安710065

信号解调是光纤光栅传感系统实用化所面临的最大难题,其核心问题在于设计高分辨率、低成本的波长检测方案。总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,对常用解调方法进行了分类和归纳。目前报道的主要解调方法是滤波法、干涉法... 详细信息

信号解调是光纤光栅传感系统实用化所面临的最大难题,其核心问题在于设计高分辨率、低成本的波长检测方案。总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,对常用解调方法进行了分类和归纳。目前报道的主要解调方法是滤波法、干涉法和可调光源扫描法。针对不同的解调方法,重点介绍了它们的工作原理及性能特点,评价了其优缺点,并分别给出了它们的实验原理图。对目前最有应用前景的可调谐F-P滤波法进行了详细的介绍和分析,并加入了对原有方案的改进,用气体吸收池代替原来的参考光栅。

关键词：光纤传感光纤光栅传感信号解调波长编码

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光纤光栅传感技术在应变梯度测量中的应用

光纤光栅传感技术在应变梯度测量中的应用

作者：吕娜中原工学院

学位级别：硕士

土木工程结构损伤过程中,构件在表现出较大应变之前,已经出现更大的应变梯度,监测应变梯度具有更加敏感、更早捕捉损伤的优势。本文以平面应变梯度理论分析为基础,为了满足土木工程结构长期健康监测的需要,对光纤光栅应变梯度测试设备... 详细信息

土木工程结构损伤过程中,构件在表现出较大应变之前,已经出现更大的应变梯度,监测应变梯度具有更加敏感、更早捕捉损伤的优势。本文以平面应变梯度理论分析为基础,为了满足土木工程结构长期健康监测的需要,对光纤光栅应变梯度测试设备进行了研发,经三点弯曲梁应变梯度测试试验验证了该设备能够检测到结构应变梯度变化。本文的主要研究内容包括以下方面:(1)本文基于高阶Cauchy-Born准则,通过坐标转换、建立新旧坐标系下平面矢量的坐标转换公式,推导了新坐标系下应变梯度的关系式。应用平面应变状态分析方法和链式法则,结合新坐标系下应变梯度的变换关系式,分析并求解了平面应变梯度的最大值情况,为传感器在构件表面的布设方式的确定提供了理论依据。(2)为了测量构件变形的应变梯度,本文研发了一套光纤光栅应变梯度传感测试设备,该设备最核心的部分为光纤光栅应变梯度分析仪和光纤光栅应变梯度分析软件。光纤光栅应变梯度分析仪具有更高的波长识别精度,可以输出高分辨率的光纤光栅反射谱光谱图;光纤光栅应变梯度分析软件用高斯拟合算法识别出中心波长、3dB带宽等信息,依据带宽展宽量与应变梯度的线性关系和平面应变梯度理论,算出构件的应变梯度。(3)利用压力作用下三点弯曲梁产生非均匀应变,带动光栅使布拉格反射波长漂移的同时带宽展宽,实现应变梯度传感。以材料力学为基础推导三点弯曲梁变形的应变梯度理论值,对比了光纤光栅应变梯度传感测试设备测量得到的应变梯度测量结果与以材料力学为基础计算的理论值,验证了该设备测量应变梯度的可行性、准确性。(4)光纤光栅传感器和构件的变形耦合情况对应变梯度测量结果有较大影响,光纤光栅传感器在构件表面粘贴完好情况下,可以取得较好的应变梯度测试效果。光纤光栅应变梯度分析软件识别波长、带宽的精度、准确度对应变梯度测量结果影响较大。

关键词：光纤光栅传感应变梯度带宽平面应变梯度理论

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光纤光栅传感解调系统研究

光纤光栅传感解调系统研究

作者：刘光超北京交通大学

学位级别：硕士

传感技术是当今世界高新技术研究热点之一,更是当今科学技术发展的重要标志。传感技术与计算机技术、通信技术组成了信息产业的三大支柱。随着光纤光栅传感技术的快速发展,光纤光栅传感技术在土木工程、航空航天、医学、电力工业、石... 详细信息

传感技术是当今世界高新技术研究热点之一,更是当今科学技术发展的重要标志。传感技术与计算机技术、通信技术组成了信息产业的三大支柱。随着光纤光栅传感技术的快速发展,光纤光栅传感技术在土木工程、航空航天、医学、电力工业、石化工业等领域上得到了广泛的应用。光纤光栅传感技术不仅具有低插入损耗、窄反射带宽、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰的优点,而且利用多样的复用方式,易于组建大容量分布式传感网络,大容量分布式的传感系统对光纤光栅解调系统的灵敏度和稳定性提出了很高的要求。本论文依托北京交通大学与南车青岛四方机车车辆股份有限公司合作项目《光纤光栅传感检测系统》。阐述了光纤光栅传感的基本原理,重点对光纤光栅传感解调系统做了详细的研究,包括五种常用的解调方案的对比研究,光源技术、可调F-P滤波器、标准具等核心部件的研究。在此基础上,提出并设计了基于可调谐F-P滤波器的双通道光纤光栅传感解调方案,分析了方案的解调原理。分别对系统选用的ASE宽带光源、可调谐F-P滤波器以及光电接收电路进行了介绍。最后对基于可调谐F-P滤波器的双通道光纤光栅传感解调系统在铁路机车上进行了对温度的测试,测试选用了自行设计的双端表面贴装式光纤光栅温度传感器,传感器便于安装,工作稳定。测试结果证明了基于可调谐F-P滤波器的双通道解调系统具有较高的灵敏度,其波长灵敏度为1pm,对温度的解调灵敏度达0.1℃,实现了预期目标。

关键词：光纤光栅传感 F-P滤波器双通道 F-P标准具铁路测试

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光纤光栅传感解调系统设计与算法研究

光纤光栅传感解调系统设计与算法研究

作者：郭晓彤中北大学

学位级别：硕士

以物联网和云计算为代表的信息化时代正处于高速发展时期,传感器作为接收外界信息的装置,作用尤为重要。光纤布拉格光栅(FBG)作为一种新型传感技术,在石油勘探,桥梁、隧道、建筑等结构的健康监测以及航空发动机、大型机械的设备结构状... 详细信息

以物联网和云计算为代表的信息化时代正处于高速发展时期,传感器作为接收外界信息的装置,作用尤为重要。光纤布拉格光栅(FBG)作为一种新型传感技术,在石油勘探,桥梁、隧道、建筑等结构的健康监测以及航空发动机、大型机械的设备结构状态监测中得到广泛应用。由于传感器采集得到的被测物理量对应为反射谱中心波长的移位量,所以如何能够在实际工程中快速准确的寻找到峰值点,是监测的关键,也是光纤光栅传感系统中的核心问题。为此,本文在高速高精度寻找峰值点的问题上做出了相应的算法改进,主要针对寻峰算法和系统开发平台进行了详细研究和设计。在FBG数据采集过程中,光纤光栅波长信号会存在较大噪声的干扰,造成了峰值点附近出现波动现象,导致了反射光谱的不对称。针对光纤光栅反射谱不对称所导致的寻峰算法误差问题,提出了一种基于FPGA状态机的非对称高斯拟合寻峰算法。算法通过状态机之间的相互转换完成对数据的筛选处理,然后引入非对称高斯模型,给出峰值补偿修正公式。通过MATLAB仿真实验,分析对比了以下5种寻峰算法:直接比较寻峰算法,高斯拟合寻峰算法,自适应半峰检测寻峰算法,基于Steger图像寻峰算法和本文所提出的算法分别在恒温下的寻峰平均误差值,以及在改变温度,噪声等情况下的平均误差值。实验结果表明,该算法在各条件下的检测精度均能控制在0.5 pm以内,且速度和稳定性与上述算法相比都具有显著优势。本文设计的解调系统最终在基于SoC FPGA的平台上进行移植调试与实现。在QuartusⅡ软件集成的SoC设计工具Qsys中搭建完成所需硬件模块的添加与相关参数的配置。在嵌入式系统开发套件SoC EDS中将改进后的寻峰算法在C++编程语言的基础上进行编程实现,得出该解调系统能够完成数据的预处理以及寻峰任务,系统运行稳定,在Labview上位机中结果显示较好,验证了本文提出的基于SoC FPGA波长解调系统设计是可行的。

关键词：光纤光栅传感 SoC FPGA 寻峰算法非对称高斯模型嵌入式系统