分析了基于懸臂梁的光纖光柵線性調諧的基本原理及調諧公式,指出了調諧范圍、調諧靈敏度和反射波譜展寬與懸臂梁結構的關系,并提出了優化方案。實驗中選用適當尺寸的懸臂梁,對粘貼其上的光纖光柵的反射波長實現了線性調諧,并可對調諧范圍、靈敏度等指標進行靈活控制。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

光纖傳感、光纖光柵、光纖光柵傳感 光纖傳感技術由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質，而且光波在光纖 中的傳播時表征光波的特征參量（振幅、相位、偏振態、波長等）因外界因素 （如溫度、壓力、磁場、電場、位移等）的作用而間接或直接地發生變化，從 而可將光纖用作傳感器元件來探測各種待測量（物理量、化學量和生物量）， 這就是光纖傳感器的基本原理。光纖傳感技術的分類光纖傳感器可以分為傳 感型（本征型）和傳光型（非本征型）兩大類。利用外界因素改變光纖中光的 特征參量，從而對外界因素進行計量和數據傳輸的，稱為傳感型光纖傳感器， 它具有傳感合一的特點，信息的獲取和傳輸都在光纖之中。傳光型光纖傳感器 是指利用其它敏感元件測得的特征量，由光纖進行數據傳輸，它的特點是充分 利用現有的傳感器，便于推廣應用。這兩類光纖傳感器都可再分成光強調制、 相位調制、偏振態調制和波長調制等幾種形式。光纖傳感器的特點1、

目前,水利水電工程中的長隧洞越來越多,傳統的差動電阻式和振弦式等監測儀器已很難滿足長隧洞監測的需要。結合牛欄江-滇池補水工程,介紹了光纖光柵儀器在長隧洞監測中的應用,結果表明光纖光柵儀器能滿足長隧洞監測的需要。

介紹了一種利用光纖f-p濾波器解調的、可同時測量應變及溫度兩種參數的光纖光柵傳感系統。將一個光纖光柵的長度分成相等的兩部分,其中一部分的兩端固定在一塊鋼板上,另一部分處于自由狀態。根據這兩部分光纖光柵對應變及溫度的不同感應,實現對應變及溫度的同時測量。可利用波分復用技術實現對分布式應變及溫度的測量。應變、溫度的測量分辨率分別可達1.3με及0.12℃。

提出了一種基于級聯長周期光纖光柵的光纖布拉格光柵解調系統。級聯長周期光纖光柵作為邊沿濾波器,利用它的一個線性區監測單個光纖布拉格光柵傳感信號。該系統具有結構簡單、價格低等優點,但易受光源抖動及系統其他不穩定因素等帶來的系統噪聲的影響。為消除系統噪聲帶來的不利影響,對該系統進行了改進。改進系統利用級聯長周期光纖光柵的兩個線性區同時監測兩個光纖布拉格光柵傳感信號。分別用原系統及其改進系統對溫度進行監測,實驗的溫度測量范圍為-70～-115°c。原系統的靈敏度為0.49mv/°c,溫度分辨率為0.5°c;改進系統的靈敏度為0.86mv/°c,溫度分辨率為0.3°c。實驗結果表明改進系統能有效消除系統噪聲,提高系統的精度。

報道了一種基于偏芯結構的雙芯光纖制作的長周期光纖光柵,研究了在這種雙芯光纖中寫入相同結構的長周期光纖光柵的模式耦合特性,這種雙芯結構能夠將兩個平行的長周期光纖光柵集成在一根光纖中。通過模擬計算發現在光纖圓周橫截面不同方位進行曝光,可獲得不同的光柵透射譜,通過利用co2激光脈沖曝光方法實現其制備,實驗得出了采用單側曝光方法在偏芯結構的雙芯光纖上制備長周期光纖光柵的最佳寫入方式。通過理論分析和實驗的對比,結果表明,雙芯長周期光纖光柵透射譜依賴于在雙芯光纖圓周上的曝光方向。

基于壓電陶瓷的光纖光柵傳感器的設計。主要方法是利用改變壓電陶瓷的相關封裝的新結構,再結合光纖光柵而制成的電壓傳感器。由實驗結果得出:在0～160v的電壓范圍內,中心波長的變化與該傳感器兩端的電壓的改變有很好的線性關系,線性擬合度可達0.99,線性調諧的波長范圍約為1.6nm。

摘要 地下工程施工對周圍環境包括地面臨近建筑物、道路、和既有地 下工程的影響是地下空間開開發利用所面臨的關鍵問題。為確保施工 安全，對地下工程的安全和穩定狀態進行監測、評估和預測以趨利避 害，已成為地下工程發展的迫切要求。地下工程監測目前廣泛采用的 常規監測技術和傳統電傳感器采集數據的方法不僅監測范圍小、效率 低，且有限的測點難以反映目標系統的整體情況；同時，監測數據 容易受到外界環境中各類不利因素的影響，無法保證數據的準確性 與長期穩定光纖bragg光柵(fbg)是20世紀90年代發展起來的一種 新型全光纖無源器件利用其可制成多種傳感器，如溫度、應變、應力、 壓強等傳感器。近年來，fbg傳感技術以其獨特優勢逐漸應用于結 構、巖土等領域，但多為長期健康監測，其在施工過程的應用罕見。 本文通過室內試驗分fbg傳感器的優勢,并通過實際隧道工程施工的 應

光纖光柵剖析

提出了一種由單個光纖光柵和一個光纖方向耦合器組成的新型全光纖反射器,推導出了當光柵為均勻bragg光柵、器件任意端口輸入時,任何一端口的輸出解析式。分析表明器件具有法布里-珀羅腔干涉儀的特點,耦合器的耦合比系數類似于法布里-珀羅腔的反射率,耦合比系數越大,輸出光譜半高全寬度(fwhm)越窄,消光比越好。當耦合比系數大于0.8時,fwhm可以窄到0.02nm,消光比大于0.9。如果光柵是“強”耦合,器件具有均勻分布的多通道梳狀輸出特性;光柵為“弱”耦合時,則能實現fwhm小于0.02nm的單頻輸出。器件只需單個光柵,克服了制作兩個完全相同光柵的困難。

為了能夠直接測量油浸式變壓器的內部溫度,設計了繞組電磁線內置光纖光柵傳感器,并制作了35kv/4000kw變壓器樣機,在該樣機繞組、鐵心、撐條、油頂等處成功布置了14根光纖,共218支光纖光柵傳感器。繞組電磁線預埋光纖光柵傳感器制作過程中的應力較小,光纖光柵傳感器保持了良好的機械強度和測溫性能。該樣機的絕緣性能試驗結果表明,內置光纖光柵傳感器對變壓器本體絕緣性能無影響;溫升試驗和長時空載試驗驗證了內置光纖光柵傳感器具有良好的溫度傳感性能,為變壓器內部溫度場研究提供了可靠的技術支撐,為變壓器的設計驗證和壽命周期預測提供了一種新的有效手段。

為了能夠切實有效的對于油侵式變壓器運行過程中的溫度得到準確的測量,本文設計了繞組電磁線內置光纖光柵傳感器,該變壓器所呈現出的運行安全性得到了切實有效的保障.由于內置光纖光柵傳感器本身對于變壓器的絕緣性能沒有造成任何影響,并且其中所呈現出的溫度傳感性能也極為優秀,這對于變壓器內部溫度場變化的研究工作來說,起到了至關重要的作用.本篇文章主要針對內置光纖光柵油侵式變壓器的研制進行了全面詳細的探討,以期為我國變壓器的應用安全提升作出貢獻.

為了實現多波長激光輸出,提出了一種改進的多波長主動鎖模光纖環形激光器,采用集成級聯采樣光纖光柵進入激光腔形成穩定的多種波長激光的方法,進行了理論分析和實驗驗證。結果表明,雙環形腔結構對于所有波長激光,其腔長度是一致的,從而可以用相同的鎖模信號實現所有波長的同步鎖模。實驗中光纖環形激光器成功實現了以1.6nm為間隔的波長多達14個;它的輸出功率大于0dbm,邊模抑制比約30db,最高模式鎖模頻率為1.05ghz,輸出脈沖序列的脈寬是216ps。這一結果對光纖傳輸系統設計是有幫助的。

傳感器總長810mm,直徑為2.5mm,4根光纖布喇格光柵(fiberbragggrating,fbg)互成90°分布在用記憶合金絲(shapmemoryalloy,sma)做基材的表面.通過在波分復用的基礎上添加光時分復用來改進傳感網絡布置,提高測量精度;同時,設計了一套封裝裝置來確保封裝時fbg與基材之間的準確定位以及黏結劑能夠均勻的涂覆在基材和fbg表面,提高傳感器的封裝精度.實驗結果表明,該fbg形狀傳感器的測量精度為3.1％.

光纖光柵傳感器的應用 一、光纖光柵傳感器的優勢 與傳統的傳感器相比,光纖bragg光柵傳感器具有自己獨特的優點: (1)傳感頭結構簡單、體積小、重量輕、外形可變,適合埋入大型結構中, 可測量結構內部的應力、應變及結構損傷等,穩定性、重復性好; (2)與光纖之間存在天然的兼容性,易與光纖連接、低損耗、光譜特性 好、可靠性高; (3)具有非傳導性,對被測介質影響小,又具有抗腐蝕、抗電磁干擾的特 點,適合在惡劣環境中工作; (4)輕巧柔軟,可以在一根光纖中寫入多個光柵,構成傳感陣列,與波分 復用和時分復用系統相結合,實現分布式傳感; (5)測量信息是波長編碼的,所以,光纖光柵傳感器不受光源的光強波 動、光纖連接及耦合損耗、以及光波偏振態的變化等因素的影響,有較強的抗 干擾能力; (6)高靈敏度、高分

提出一種基于機械微彎變形法的能夠同時生成不同諧振波長的多個長周期光纖光柵的制作方案。仿真分析了該方案中各參數(如光柵有效長度、傾斜角度以及外界應力)變化對長周期光纖光柵損耗峰深度和諧振波長的影響。結果顯示,長周期光纖光柵的損耗峰深度主要受光柵有效長度和壓力影響,而傾斜角度大幅度改變諧振波長位置。

光纖光柵是理想的應力和溫度傳感元件。結合實驗室器件,設計了一個利用光纖光柵監測應力以及溫度的實驗系統。通過實驗驗證了光纖光柵的基本特性,實現了應力及溫度的監測。通過自行搭建的實驗平臺進行了實驗分析,實驗結果和理論分析吻合。

本文通過對光纖結構及原理的了解,解釋了光纖中光波傳播的主要特點。在了解了光纖光柵傳感器構造及工作原理的同時,以鋼板-混凝土結構材料為實驗模型,利用光纖光柵傳感器作為檢測儀器,通過在鋼板-混凝土材料構成的橋面上布置不同數量和種類的fbg,同時認為施加不同載荷,觀察fbg的檢測結果和檢測數據。實驗證明,光纖光柵傳感器對于鋼板-混凝土組成的結構進行的無損檢測,其安全系數和檢測效率較其他無損檢測技術具有明顯的優勢。

光纖光柵位移傳感器

針對纜索局部埋植傳感器測試索力的特殊要求,特制光纖光柵應變傳感器,傳感器封裝保證光纖光柵植入纜索的成活率,減敏結構設計保證纜索索力測試的大應力監測要求。針對應變傳感器與鋼絲的2種連接方式,即傳統的結構膠連接和特制的抱箍機械連接方式進行了張拉性能測試。由標定的傳感器力敏系數可知,在鋼絲產生5000×10-6的應變變化下,光纖光柵實際中心波長變化不超過2900pm,達到了減敏效果,傳感器可以滿足大索力長期測試要求。

采用耦合波理論分析了光纖光柵對光的反射機理及其傳感原理,提出了光纖光柵在溫度測量和位移測量中的應用方案,給出了實驗結果,展望了光纖光柵在光纖傳感和光纖通信方面的應用前景.