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f-p光纤传感器在SRM复合材料壳体中的应用

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弹箭与制导学报 2008年第2期28卷 149-150,154页

作者：常新龙胡江华张博第二炮兵工程学院西安710025

文中主要根据目前固体火箭发动机检测的需要,提出了将光纤f-p传感器应用于复合材料壳体检测。将光纤传感器埋入复合材料平板内部进行拉伸实验,对实验数据进行拟合,计算出壳体材料的弹性模量,最后对实验结果进行误差分析,得出将光纤f-p... 详细信息

文中主要根据目前固体火箭发动机检测的需要,提出了将光纤f-p传感器应用于复合材料壳体检测。将光纤传感器埋入复合材料平板内部进行拉伸实验,对实验数据进行拟合,计算出壳体材料的弹性模量,最后对实验结果进行误差分析,得出将光纤f-p传感器埋入到壳体中进行检测是可行的。

关键词： f-p光纤传感器 SRM 壳体复合材料平板

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白光干涉型f-p光纤传感器结构参数研究

传感技术学报 2005年第2期18卷 363-366页

作者：杨要恩孙宝臣王庆敏杜彦良西安电子科技大学机电工程学院西安710071 石家庄铁道学院河北石家庄050043

在腔长的允许变化范围内,根据被测结构所承受的最大正负应变确定出白光干涉型f-p光纤传感器的初始腔长,又根据灵敏度和初始腔长与标距的关系,分别确定出温度和应变传感器的标距,并根据标距、灵敏度、测试量程三者之间的关系,得出结论:... 详细信息

在腔长的允许变化范围内,根据被测结构所承受的最大正负应变确定出白光干涉型f-p光纤传感器的初始腔长,又根据灵敏度和初始腔长与标距的关系,分别确定出温度和应变传感器的标距,并根据标距、灵敏度、测试量程三者之间的关系,得出结论:标距越大则灵敏度越高,测试量程越小,反之亦然。为了验证理论分析结果,采用标距分别为6mm、8mm、10mm的应变传感器进行实验,实验结果和理论分析基本吻合。

关键词：白光干涉 f-p光纤传感器腔长标距

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f-p光纤传感器光楔式解调系统研制

F-P光纤传感器光楔式解调系统研制

作者：吕文涛西安工业大学

学位级别：硕士

法珀光纤传感器（f-p光纤传感器）是利用光的干涉原理制成的一种光学传感器,因其具有高精度、非接触、小体积、分辨率高、不受电磁干扰等优势,在汽车产业、航天航空、医疗等领域取得了广泛应用。针对f-p光纤传感器的解调,本文根据非扫... 详细信息

法珀光纤传感器（f-p光纤传感器）是利用光的干涉原理制成的一种光学传感器,因其具有高精度、非接触、小体积、分辨率高、不受电磁干扰等优势,在汽车产业、航天航空、医疗等领域取得了广泛应用。针对f-p光纤传感器的解调,本文根据非扫描相关解调原理设计了光楔式解调系统,该系统采用光纤准直器、鲍威尔棱镜、光楔的组合结构实现了f-p光纤传感器腔长的绝对测量。具体包括以下几个方面:首先,基于f-p光纤传感器的干涉原理,对干涉过程中光是如何作用的进行了分析。根据f-p光纤传感器的原理,对目前几种解调方案优缺点进行了分析和对比,同时根据目前的的研究现状,提出了本课题设计的解调方案:光楔式非扫描相关解调。根据确定的解调方案,推导了相应的数学模型。为了验证数学模型的的正确性和解调方案的可行性,选择了常用的高斯型光源对解调系统输出的相关干涉信号做了仿真实验,通过实验可以看出,仿真结果与预设的f-p光纤传感器腔长一致,以此验证了数学模型的正确性和该解调系统的可行性。然后,根据确定的解调方案,将整个解调系统划分为两个部分:光路部分和电路部分。在光路部分讨论了光源的选择、每个光学器件的选型、光学器件在选型时参数如何选择以及光路搭建等问题。在电路设计中包括电源、CCD驱动、fpGA、AD转换、串口传输五个电路模块。电源模块为整个电路提供各电路需要的电压,fpGA作为电路的核心控制器驱动CCD、AD转换、串口正常工作并完成信号处理,对电路中的每个芯片的参数都进行了说明,同时确定了芯片的具体型号。最后,根据确定的解调方案和选取的各元器件搭建了相应的实验平台。通过设计合理的相关干涉信号峰值算法,确定了峰值对应的像素点位置。再根据标准腔长的f-p光纤传感器对解调系统进行标定,得到f-p光纤传感器腔长与相关干涉信号峰值位置点之间的线性关系,实现f-p光纤传感器绝对腔长的解调。经过实验验证可以得出该系统在60-100μm腔长范围内测量误差不超过0.025%。

关键词： f-p光纤传感器非扫描相关相关干涉腔长匹配

基于白光干涉的应变式f-p光纤传感器的研究

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石家庄铁道学院学报 2005年第1期18卷 47-49页

作者：杨要恩孙宝臣王庆敏石家庄铁道学院大型结构健康诊断与控制研究所河北石家庄050043

　　对基于白光干涉理论的f-p光纤传感器的主要结构参数和测试理论进行了分析,并对f-p光纤传感器进行了性能测试。从理论和实验两方面证明f-p光纤传感器粘贴到简支实验梁上具有较好的传感性能,对于桥梁等关键受力构件的监测具有一定的... 详细信息

　　对基于白光干涉理论的f-p光纤传感器的主要结构参数和测试理论进行了分析,并对f-p光纤传感器进行了性能测试。从理论和实验两方面证明f-p光纤传感器粘贴到简支实验梁上具有较好的传感性能,对于桥梁等关键受力构件的监测具有一定的研究价值,同时具有一定的应用前景。

关键词：白光干涉 f-p光纤传感器传感性能

f-p光纤传感器检测变压器中不同局部放电信号的特性对比

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F-P光纤传感器检测变压器中不同局部放电信号的特性对比

用于油中局部放电检测的fabry-perot光纤超声传感技术

作者：杜家振王伟李富平顾杰峰

EfpI光纤超声局部放电检测技术不同于其他光纤检测法,是在油中检测局部放电发出的超声波,具有灵敏度高、抗干扰能力强、结构简单、不受高压电位的影响且可安装在变压器内部等优点,为准确有效地监测在线运行的变压器局部放电提供保障。... 详细信息

EfpI光纤超声局部放电检测技术不同于其他光纤检测法,是在油中检测局部放电发出的超声波,具有灵敏度高、抗干扰能力强、结构简单、不受高压电位的影响且可安装在变压器内部等优点,为准确有效地监测在线运行的变压器局部放电提供保障。为掌握不同故障类型放电源下f-p光纤传感器所测信号特性差异,建立悬浮放电、尖端放电、沿面放电、油隙放电四种典型的局部放电模型。选择等效时频法进行特性对比分析,不同的局部放电类型具有不同的时频特性,从而可以做出不同的等效时频图,通过这些等效时频图的对比分析,能够有效地区分局部放电的类型。

关键词：变压器局部放电 f-p光纤传感器等效时频图

来源： cnki会议评论

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高电压技术 2014年第3期40卷 814-821页

作者：王伟王赞吴延坤杜家振李富平华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室、新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国网北京经济技术研究院北京100052

高压电气设备中局部放电(pD)的光学检测方法是具有多重优势的新型检测方法,它灵敏度高,不受电磁干扰(EMI)的影响,有着高强度的绝缘性能。为此,介绍了基于fabry-perot(f-p)干涉法的f-p光纤超声检测系统的特点和原理,制作了局部放电模型,... 详细信息

高压电气设备中局部放电(pD)的光学检测方法是具有多重优势的新型检测方法,它灵敏度高,不受电磁干扰(EMI)的影响,有着高强度的绝缘性能。为此,介绍了基于fabry-perot(f-p)干涉法的f-p光纤超声检测系统的特点和原理,制作了局部放电模型,并使用f-p光纤传感器与压电陶瓷(pZT)传感器进行了联合检测。试验验证了f-p光纤传感器检测的局部放电信号幅值与局部放电量的关系,并研究了不同检测角度下f-p光纤传感器检测的局部放电信号响应。结果表明:f-p光纤传感器可以有效地检测到局部放电信号,有较高的检测灵敏度;f-p光纤传感器检测的局部放电信号幅值与局部放电量在一定范围内有着正相关关系;该f-p光纤传感器能够检测到全角度的局部放电信号。因此,f-p光纤传感器可以很好地应用在高压电气设备的状态监测中。

关键词：高压电气设备局部放电光-超声波 f-p光纤传感器压电陶瓷传感器联合检测

变压器局放检测光纤超声传感器优化设计与分析

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电网与清洁能源 2017年第1期33卷 71-78页

作者：张映月张春燕顾进陆云才高超飞王伟扬州供电公司江苏扬州225009 江苏电力科学研究院江苏南京210036 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室) 北京102206

光纤超声传感器凭借抗干扰能力强、灵敏度高等优点有望成为变压器局部放电在线监测的有效手段。简述了光纤超声传感器膜片和腔体设计的基本原理,从灵敏度和响应频率入手,分析了多种因素对灵敏度和响应频率的影响,并对传感器进行了优化... 详细信息

光纤超声传感器凭借抗干扰能力强、灵敏度高等优点有望成为变压器局部放电在线监测的有效手段。简述了光纤超声传感器膜片和腔体设计的基本原理,从灵敏度和响应频率入手,分析了多种因素对灵敏度和响应频率的影响,并对传感器进行了优化设计最后在变压器本体上进行了局部放电检测试。结果表明,只要传感器安装位置合理,布置多个传感器就可以有效检测到变压器内部由局部放电产生的超声信号。

关键词： f-p光纤传感器灵敏度响应频率优化设计

基于多孔阳极氧化铝薄膜的f-p光纤传感技术研究

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基于多孔阳极氧化铝薄膜的F-P光纤传感技术研究

作者：黄楚佳武汉理工大学

学位级别：硕士

近年来,光纤传感技术由于其较大的灵敏度和小型化的优点,且可应用于电磁干扰,腐蚀和高温高压等恶劣环境,被认为是新型高科技产业之一。随着纳米技术的不断发展,越来越多性能优越的纳米材料得以开发,并应用于光纤传感中。其中阳极氧化多... 详细信息

近年来,光纤传感技术由于其较大的灵敏度和小型化的优点,且可应用于电磁干扰,腐蚀和高温高压等恶劣环境,被认为是新型高科技产业之一。随着纳米技术的不断发展,越来越多性能优越的纳米材料得以开发,并应用于光纤传感中。其中阳极氧化多孔氧化铝薄膜具有孔径大小均匀、孔道相互平行、结构为六角形紧密堆积的柱形胞膜结构。由于多孔阳极氧化铝薄膜具有高度有序的多孔结构、巨大的比表面积和大量带负电荷的杂质离子,使得其广泛地应用为功能性薄膜材料。本文将阳极氧化多孔氧化铝薄膜应用于光纤传感中,利用紫外胶将薄膜粘贴在单模光纤端面,制备了三种传感器:折射率传感器、湿度传感器和氢气传感器,都表现出了优越的性能。主要研究工作如下:(1)采用阳极氧化法制备了多孔氧化铝,并利用多孔特性,吸附液体,进行折射率测试。实验结果表明,折射率传感器能测量0-80%甘油浓度(折射率为1.333-1.443),且线性度高,重复性好。(2)利用多孔氧化铝吸附水蒸汽特性,制成湿度传感器。30 V制备的湿度传感器能测量20%-90%的湿度范围,重复性,稳定性优异,但其响应时间较长(响应时间18 min,回复时间22 min)。本文根据三种不同电压下制备湿度传感器的性能对比结果,提出并验证了基于多孔阳极氧化铝薄膜的f-p型光纤湿度传感器吸收和释放理论,得出阳极电压越小,孔径越小,传感器性能越好的结论。其中硫酸体系的pAA薄膜孔径最小,灵敏度达到最大,为0.556 nm/%RH。(3)利用多孔阳极氧化铝修饰技术,在其表面沉积一层WO/pt纳米粉末,从而制成氢气传感器。但本文所制备氢气传感器能测量氢气浓度范围仅为1%-4%,且重复性较差。利用WO/pt纳米粉末的光解水特性,在氢气测试过程中,加入光照,光解WO/pt纳米粉末表面多余自由水,从而对传感器进行增敏。增敏后的传感器的等效灵敏度为0.64 nm/%,且线性相关性达到99.896%。本文的创新点在于将pAA薄膜用于光纤传感中,此外还利用pAA薄膜表面修饰技术,使得纳米材料也得以应用于光纤传感中,既能发挥多孔阳极氧化铝的优点,又能发挥光纤传感器的优点,具有极大的应用前景。

关键词：多孔阳极氧化铝薄膜折射率相对湿度氢气 f-p光纤传感器 WO3/pt纳米粉末

一种新型光纤f-p传感器解调系统的光源研究

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一种新型光纤F-P传感器解调系统的光源研究

作者：范云峰武汉理工大学

学位级别：硕士

光纤传感器以其抗电磁干扰，防爆，可集传感、传输一体等先天优势成为传感领域中的后起之秀。光纤传感器种类繁多。其中由法国物理学家夏尔·法布里和阿尔弗雷德·珀罗提出的法布里-珀罗干涉仪被用于制备光纤传感器后，在石化、电力、... 详细信息

光纤传感器以其抗电磁干扰，防爆，可集传感、传输一体等先天优势成为传感领域中的后起之秀。光纤传感器种类繁多。其中由法国物理学家夏尔·法布里和阿尔弗雷德·珀罗提出的法布里-珀罗干涉仪被用于制备光纤传感器后，在石化、电力、医药等方面都得到了广泛应用，是目前光纤传感领域的研究热点之一。光纤f-p传感技术中高精度、稳定的解调系统是实现其有效传感测量的关键环节。在干涉/强度动态信号传感测量系统中，通过测量光强的变化就可以得到法布里-珀罗腔长的变化，进而获得待测物理量。然而该传感系统存在一个明显的缺陷，法布里-珀罗传感器的腔长会随外界环境的变化而发生改变，可能使传感器的工作点在非线性区域，从而给解调信号带来极大的困难。因此该传感系统设计的关键是将静态工作点限制在线性区域中。基于此，本文研究一种基于半导体激光放大器(SOA)可调激光光源的静态工作点稳定的信号解调方案，通过自动可调的激光光源系统来追踪传感器线性工作区间，以解决因为线性工作点漂移导致的传感器测量灵敏度低和方向模糊问题，使光纤法布里-珀罗传感器始终工作在正交状态，获得线性输出。本文的主要内容如下： 1.本文详细介绍了法布里-珀罗光纤传感技术的研究现状和发展趋势，并比较了国内外传感技术的优缺点。 2.本文介绍了光纤法布里-珀罗传感器的解调方法、原理及应用。重点讨论了双光束干涉强度解调方法。针对该方法存在的线性工作点漂移导致的传感器测量灵敏度低和方向模糊问题，比较现有强度解调方法的特性，总结并提出了一种基于自动可调SOA激光光源的静态工作点稳定的信号解调方案。 3.本文设计了系统的光电转换调理等模块电路并进行了pCB板的制作，通过软件进行了仿真验证。 4.本文研究了基于ARM芯片控制的激光光源自动调Q电路，编写了自动寻Q控制程序。 5.本文初步测试了自动可调SOA激光光源的相关参数，搭建了自动寻Q实验平台，初步调试了自动寻Q软件。

关键词： f-p光纤传感器正交工作点可调SOA激光光源信号解调