多模光纖微彎應(yīng)變傳感器研究(精)

由天津大學(xué)李恩邦教授研發(fā)的高靈敏度多模光纖應(yīng)變傳感器引起國(guó)際學(xué)術(shù)界關(guān)注。

由天津大學(xué)李恩邦教授研發(fā)的高靈敏度多模光纖應(yīng)變傳感器引起國(guó)際學(xué)術(shù)界關(guān)注。近日,全球最大的物理及相關(guān)學(xué)科的信息傳播機(jī)構(gòu)之一"英國(guó)物理學(xué)會(huì)"(instituteofphysics,iop)的官方網(wǎng)站optics.org報(bào)道了這一成果,并從學(xué)術(shù)方面對(duì)該項(xiàng)研究成果進(jìn)行了引述和評(píng)價(jià)。該網(wǎng)站主要報(bào)道國(guó)際上光學(xué)與激光以及光子學(xué)等領(lǐng)域的最新和有影響的研究成果,此次報(bào)道天津大學(xué)李恩邦教授的科研

光纖傳感原理-光電探測(cè)器光纖傳感器典型構(gòu)成

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

光纖傳感器 摘要：光纖傳感器是光纖傳感器是近幾年來(lái)出現(xiàn)的集光學(xué)、電子學(xué)為一體的新型傳感器。本 文主要介紹了光纖傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、性能、特點(diǎn)、種類(lèi)以及其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：傳感器傳感技術(shù)光纖傳感器光纖應(yīng)用 前言 自從光纖傳感這一概念首次提出至今，20多年已經(jīng)過(guò)去了。在這期間，包 括光纖和有關(guān)器件在內(nèi)的光纖基本結(jié)構(gòu)有了飛速發(fā)展，已從非常簡(jiǎn)單的玻璃纖維 光波導(dǎo)束發(fā)展到了現(xiàn)在的種類(lèi)繁多、設(shè)計(jì)精致、性能可靠、價(jià)格便宜的光纖器件。 這些發(fā)展進(jìn)而又激勵(lì)了人們格光纖作為敏感介質(zhì)研究的興趣，而由光纖敏感介質(zhì) 組成的各種器件和子系統(tǒng)又?jǐn)U展了光在傳感器中的各種概念，豐富了光纖的研究 內(nèi)容。 近年來(lái)，傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。 在這一過(guò)程中，光纖傳感器這個(gè)傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu) 異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)

光纖傳感器 (2)

光纖溫度傳感器匯總.-光纖溫度傳感器

光纖溫度傳感器匯總.-光纖溫度傳感器 (2)

報(bào)道了一種基于表面等離子體共振(spr)的多模光纖h2敏傳感器,是通過(guò)化學(xué)腐蝕多模光纖使纖芯裸露再鍍上pd-ag合金膜所構(gòu)成,并給出了相應(yīng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)制作過(guò)程。理論分析表明,對(duì)于0～4%范圍內(nèi)的h2濃度,兼顧測(cè)量范圍、靈敏度和響應(yīng)時(shí)間,合金膜厚度選擇在20nm附近為宜;實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示,用20nm厚的pd-ag合金膜和15mm的光纖作用長(zhǎng)度,在溫度為26℃、相對(duì)濕度為60%的條件下,傳感器能探測(cè)0～4%濃度范圍內(nèi)的h2,響應(yīng)時(shí)間小于50s。

介紹了一種實(shí)用化的新型光纖輻射溫度傳感器,分別采用單波段亮度法和雙波段比色法,實(shí)現(xiàn)了700℃～1000℃和1000℃～1600℃兩個(gè)范圍的溫度測(cè)量。它彌補(bǔ)了使用計(jì)算機(jī)根據(jù)遺傳算法進(jìn)行測(cè)量時(shí)存儲(chǔ)器中探測(cè)器件的特征值、工作時(shí)間、工作條件以及被測(cè)對(duì)象的表面狀態(tài)等因素帶來(lái)的測(cè)量誤差。這種傳感器可以直接顯示溫度測(cè)量結(jié)果和由鍵盤(pán)或上位機(jī)鍵入的溫度值。它有一個(gè)控制功能模塊,可以直接輸出模擬信號(hào)或開(kāi)/關(guān)控制信號(hào),形成閉合的控制回路,輸出是4～20ma的直流信號(hào)疊加hart協(xié)議的數(shù)字信號(hào),可實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的正常通信。同時(shí),該傳感器還具備完善的自我診斷功能。

感應(yīng)光纖傳感器原理與應(yīng)用及發(fā)展

為使單模光纖耦合器可作為傳感器應(yīng)用,分析了單模光纖耦合傳感器的敏感機(jī)理,依據(jù)傳感器耦合輸出與傳感器耦合區(qū)長(zhǎng)度及耦合區(qū)振動(dòng)頻率存在的關(guān)系實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變和振動(dòng)檢測(cè)。基于微應(yīng)變儀和等強(qiáng)度懸臂梁搭建了應(yīng)變和振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),分析了耦合型光纖傳感器的靜態(tài)響應(yīng)特性和溫度、橫向壓力干擾對(duì)其輸出耦合比的影響,討論了該傳感器的低頻和高頻響應(yīng)特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,該類(lèi)型傳感器對(duì)應(yīng)變的響應(yīng)非常靈敏,耦合比在10%～90%的線(xiàn)性關(guān)系良好,且溫度漂移影響可以穩(wěn)定在0.5%以?xún)?nèi)。與壓電振動(dòng)傳感器的測(cè)試對(duì)比,該傳感器可更好地實(shí)現(xiàn)0～50hz低頻和4khz高頻振動(dòng)檢測(cè)。上述結(jié)果表明,耦合型光纖傳感器可基本實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變和振動(dòng)參數(shù)的檢測(cè),但面向?qū)嵱没€要考慮耦合區(qū)材料、結(jié)構(gòu)本身、制作工藝等因素的影響。

　第25卷第3期　　　　　　　　　　　　　　應(yīng)　用　激　光　　　　　　　　　　　　　　　vol.25,no.3 　2005年6月　　　　　　　　　　　　　　　　appliedlaser　　　　　　　　　　　　　　　june2005 f-p光纖傳感器及光纖bragg光柵傳感器 應(yīng)用于光纖智能夾層的研究 3 蘆吉云　梁大開(kāi)　李東升　潘曉文 (南京航空航天大學(xué)航空科技智能材料與結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,　南京210016) 　　提要　本文對(duì)嵌入f-p光纖傳感器和bragg光柵光纖傳感器的光纖智能夾層進(jìn)行了研究,實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)變的測(cè)量。通過(guò) 對(duì)光纖智能夾層的理論分析和試驗(yàn)研究,分析了應(yīng)變對(duì)傳感系數(shù)的影響,研究了f-p光纖傳感器檢測(cè)的應(yīng)變與所受的載荷 及bragg光柵傳感器波長(zhǎng)變化量與應(yīng)變之間的關(guān)系。

分布式光纖傳感原理

光纖光柵位移傳感器

采用靶式結(jié)構(gòu)作為光纖bragg光柵流量傳感器的換能元件,其中兩片光柵分別粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁的上下兩表面。采用雙光柵粘貼方式對(duì)傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償,有效的解決了應(yīng)變與溫度交叉敏感的問(wèn)題,提高了測(cè)量靈敏度。實(shí)驗(yàn)表明該靶式光纖bragg光柵流量傳感器的載荷響應(yīng)靈敏度為33.6pm/kg,測(cè)量精度為0.5%。

由天津大學(xué)李恩邦教授研發(fā)的高靈敏度多模光纖應(yīng)變傳感器引起國(guó)際學(xué)術(shù)界關(guān)注。近日,全球最大的物理及相關(guān)學(xué)科的信息傳播機(jī)構(gòu)之一“英國(guó)物理學(xué)會(huì)”（instituteofphysics,iop）的官方網(wǎng)站optics.org報(bào)道了這一成果,并從學(xué)術(shù)方面對(duì)該項(xiàng)研究成果進(jìn)行了引述和評(píng)價(jià)。

作為性能優(yōu)良的敏感元件,均勻光纖布拉格光柵、啁啾光纖布拉格光柵等多種傳感器已經(jīng)有了更多的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)光纖布拉格光柵內(nèi)部寫(xiě)入、干涉法側(cè)面寫(xiě)入、相位模版法寫(xiě)入等制作技術(shù)的原理說(shuō)明和對(duì)比評(píng)介,通過(guò)光纖光柵傳感器對(duì)所在環(huán)境的應(yīng)變、應(yīng)力、溫度變化和動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)的感應(yīng)原理分析,以及對(duì)光纖光柵傳感器在復(fù)合材料、電力系統(tǒng)、石油天然氣井和建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用工程的綜述,闡明了這一類(lèi)傳感器件在單參數(shù)傳感測(cè)量,特別是多參數(shù)傳感測(cè)量中還有很大的發(fā)展空間,值得進(jìn)一步研究。

針對(duì)纜索局部埋植傳感器測(cè)試索力的特殊要求,特制光纖光柵應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證纜索索力測(cè)試的大應(yīng)力監(jiān)測(cè)要求。針對(duì)應(yīng)變傳感器與鋼絲的2種連接方式,即傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)膠連接和特制的抱箍機(jī)械連接方式進(jìn)行了張拉性能測(cè)試。由標(biāo)定的傳感器力敏系數(shù)可知,在鋼絲產(chǎn)生5000×10-6的應(yīng)變變化下,光纖光柵實(shí)際中心波長(zhǎng)變化不超過(guò)2900pm,達(dá)到了減敏效果,傳感器可以滿(mǎn)足大索力長(zhǎng)期測(cè)試要求。

根據(jù)光纖布喇格光柵的光學(xué)傳感原理,提出了一種基于懸臂梁及金屬?gòu)椥阅て墓饫w布喇格光柵沉降傳感器結(jié)構(gòu),對(duì)其傳感特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)通過(guò)產(chǎn)生水的液位差來(lái)模擬地基沉降,分析結(jié)果顯示,光纖布喇格光柵中心反射波長(zhǎng)漂移對(duì)液位差呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系,線(xiàn)性度高于0.999,靈敏度可達(dá)-2.11pm/mm.通過(guò)改變懸臂梁厚度和有效長(zhǎng)度,可以對(duì)傳感器測(cè)量范圍和靈敏度進(jìn)行調(diào)整,以滿(mǎn)足各種應(yīng)用場(chǎng)合.綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該傳感器在橋梁、鐵路地基等沉降監(jiān)測(cè)方面具有重要意義.

基于壓電陶瓷的光纖光柵傳感器的設(shè)計(jì)。主要方法是利用改變壓電陶瓷的相關(guān)封裝的新結(jié)構(gòu),再結(jié)合光纖光柵而制成的電壓傳感器。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出:在0～160v的電壓范圍內(nèi),中心波長(zhǎng)的變化與該傳感器兩端的電壓的改變有很好的線(xiàn)性關(guān)系,線(xiàn)性擬合度可達(dá)0.99,線(xiàn)性調(diào)諧的波長(zhǎng)范圍約為1.6nm。