摘要 地下工程施工對周圍環(huán)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(fā)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(wěn)定狀態(tài)進行監(jiān)測、評估和預測以趨利避 害，已成為地下工程發(fā)展的迫切要求。地下工程監(jiān)測目前廣泛采用的 常規(guī)監(jiān)測技術和傳統(tǒng)電傳感器采集數據的方法不僅監(jiān)測范圍小、效率 低，且有限的測點難以反映目標系統(tǒng)的整體情況；同時，監(jiān)測數據 容易受到外界環(huán)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(wěn)定光纖bragg光柵(fbg)是20世紀90年代發(fā)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(yōu)勢逐漸應用于結 構、巖土等領域，但多為長期健康監(jiān)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(yōu)勢,并通過實際隧道工程施工的 應

光纖光柵剖析

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

光纖光柵的解調技術

光纖光柵的解調技術共23頁文檔

光纖布拉格光柵(fbg)是一種國際上新興的在光纖通信、光纖傳感等光電子技術領域有著廣泛應用前景的基礎性光纖器件。本文首先介紹fbg傳感原理,然后用光纖布拉格光柵應變傳感器和高精度電阻應變片同時監(jiān)測鋼板拉伸應變變化,并對實驗獲得的數據進行分析。結果表明fbg應變傳感器測得的應變和高精度應變片測得的很接近,反射波長和應變具有很好的相關性,相關系數達到0.9995?；诠饫w布拉格光柵的應變測方法可行,并具有良好的應用前景。

隨著科學技術的發(fā)展,傳感技術也是得到質的飛躍,光纖光柵傳感技術與傳統(tǒng)傳感技術相比有著很多優(yōu)勢,因此在很多行業(yè)中得到了應用。文章就對光纖光柵傳感技術做一個簡單地分析,同時介紹了其在一些領域的具體應用。

為了有效縮小光纖光柵尺寸,提高光電轉換間的耦合效果。文章在基于光纖光柵的基本結構的基礎上,給出了在光纖光柵中插入四、五層金屬光柵的實現方法。該方法基于表面等離子體激元(surfaceplasmonpolaritons,spps)的光纖布拉格光柵,可以把原有的光纖光柵尺寸縮小一個量級,而且不增加光在光子器件中的損耗。仿真分析表明,spps在光傳播過程中可起到能量補償作用,并可產生增透現象。

根據理想模展開下的耦合模方程,對光纖布拉格光柵的峰值反射率公式進行了數學推導,得到了布拉格光纖光柵的光譜反射率表達式。全面討論了光柵周期、光纖柵長、光致折射率微擾最大值等參數與光纖光柵反射光譜的關系。仿真結果顯示了固定參數下布拉格光柵的極限窄帶寬,得到的反射率為1、帶寬為0.02nm的窄帶寬布拉格光柵,比現今分布式傳感系統(tǒng)中使用的布拉格光柵的帶寬窄1個數量級。這種布拉格光纖光柵用于分布式傳感系統(tǒng),可大大提高分布式傳感系統(tǒng)中光源的帶寬利用率,消除各信號間的相互串擾,提高傳感光柵復用數目,降低解調系統(tǒng)成本。

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。

鋼軌狀態(tài)監(jiān)測對列車的安全運營具有重要意義?；诠饫w光柵傳感技術,采用鋼軌三維梁模型對軸向應變、豎向和橫向曲率進行測量。與傳統(tǒng)一維測量模型相比,該方法可以同時測量鋼軌豎、橫向曲率和軸向力。通過實驗室靜態(tài)軸向加載試驗對比了一維和三維模型,驗證了三維模型的有效性與優(yōu)勢。

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(tǒng)。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(tài)。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?？衫貌ǚ謴陀眉夹g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℃。

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(fā)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。

將光纖光柵(fbg)封裝入以超磁致伸縮材料(gmm)與永磁體構成的傳感基座內形成系統(tǒng)核心傳感部件,并將其放置于電流形成的磁場中,構成電流傳感器。利用光纖邁克爾遜干涉儀(mi)對fbg波長的變化進行解調,從而獲得被測交流電流信號。實驗結果表明,檢測幅值100a~2000a的交變電流時,該傳感器對交變電流具有良好的線性響應。

文中介紹了光纖布拉格光柵的原理;根據耦合模方程,介紹了幾種光柵的仿真方法;分別以光纖布拉格光柵濾波器、色散補償器、相移光柵和采樣光柵為例說明了光纖光柵的設計方法。

光纖光柵就是纖芯折射率的空間周期分布,它能夠實現頻域的濾波特性。利用光纖光柵的這一特性,可構成許多性能獨特的光纖無源器件,再加之光纖本身具有傳輸損耗低、抗電磁干擾、輕質柔韌等優(yōu)點,因此光纖光柵在光纖通信、光纖傳感和光信息處理等領域得到了廣闊的應用。文中綜述了光纖光柵的發(fā)展史、基本概念、基本原理、分類和制作方法。

光纖光柵憑借良好的時/頻域特性,迅速成為光碼分多址編解碼器實現方法的一個重要研究方向,在時域、頻域和時/頻域二維等編解碼方案中都得到了廣泛而深入的研究。文中對光碼分多址技術及光纖光柵編解碼器的原理進行了綜述,并對基于光纖光柵的時域相位編解碼、頻譜相位編解碼和時/頻域二維編解碼這三種編解碼方案進行了介紹。

基于labview的光纖光柵傳感監(jiān)測軟件 摘要：基于labview的光纖光柵傳感監(jiān)測軟件，可 以實現數據采集、存儲、顯示和報警等功能。該軟件界面清 晰易懂、使用方便、功能擴展性強、運行穩(wěn)定，可以在安全 監(jiān)測方面發(fā)揮重要的作用，同時推進了光纖光柵傳感器在生 活中的應用。 關鍵詞：光纖光柵傳感器；虛擬儀器；數據庫 中圖分類號：tp311文獻標識碼：a 隨著技術的發(fā)展，光纖光柵傳感器廣泛地應用在各個領 域，如電力電網、橋梁隧道、石油化工、航空航天，實現了 高精度、遠距離、分布式和長期性監(jiān)測的技術要求。本文針 對光纖光柵傳感系統(tǒng)，提出了一種基于虛擬儀器技術的監(jiān)測 軟件的設計與實現方法。為實際工程的管理提供了更加可靠 的技術保障，具有廣闊的應用前景。 1光纖光柵傳感技術 光纖光柵是利用紫外光改變光纖材料性質，在光纖上制 作成的一種光學無源器件，光纖光柵傳感技術是利用測量環(huán) 境對光

２００６年第２光通信技術 中文核心期刊 光纖光柵傳感的解調方法 王向宇，喬學光，李明，賈振安，劉欽朋，李婷 （西安石油大學陜西省光電傳感測井重點實驗室，西安７１００６５） 專題聚焦 摘要：介紹了光柵傳感系統(tǒng)的組成，分析了常用的三 種光源：ｌｄ、ｌｅｄ和摻鉺光源的性能。描述了在光柵解 調中常用的濾波法、干涉法、可調諧激光掃描法、啁啾 光柵檢測法、光柵色散法等幾種信號解調技術并進行 了簡要的評述。 關鍵詞：光纖光柵；光源；傳感；解調 中圖分類號：ｔｎ９２９．１１文獻標志碼：ａ １引言 光纖傳感器是利用光在光纖中傳播引起光干涉、 衍射、偏振、反射、損耗等物理特征的變化，進行各種 物理測量的裝置和器件。波長調制型的光纖光柵傳感 器具有許多獨特的優(yōu)點：抗干擾能力強；傳感頭結構 簡單（尺寸小，易于集成）；利用波分復用技術可形成

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％.

光纖光柵傳感信號的解調問題

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。