摘要：光纤电场传感器抗电磁干扰能力强、响应速度快,在电力设备运行状态和绝缘状况的监测领域有着广阔的应用前景。现有的光纤电场传感器由多个不同功能的分立光学器件组合而成,光路耦合对准困难、光功率损耗大、灵敏度低。此外,温度交叉敏感问题进一步限制了传感器的实际工程应用。为克服现有技术难题,提出一种以特种功能光纤取代分立光学器件,进而形成全光纤电场传感器的技术思路。传感器中的起偏器、检偏器、波片等功能器件均在光纤上实现,避免了分立元件之间对准、耦合等带来的传感器结构不稳定、性能低等问题。此外,通过双晶体正交级联光路结构的设计,赋予传感器温度自补偿功能,实现对温度交叉敏感的有效抑制。实验结果表明,传感器可同时对50 Hz低频电场和纳秒级脉冲电场进行有效捕获,环境温度变化给测量结果带来的误差仅为0.1%/℃。全光纤电场传感器结构简单、稳定性好、测量频带宽,在电力设备快速暂态过电压的测量方面有着重要的潜在应用价值。

摘要：针对多数光纤光栅压力计不能兼顾大量程和高灵敏度,且温度无法实现自动补偿的问题,本文提出了一种偏心推杆结构,并采用将两支光纤光栅对称粘贴在应变杆上下表面的方法,设计并制作了光纤光栅井下压力计。对压力计传感头部分进行了理论分析和仿真,并对压力计进行了压力标定和温度实验。实验结果表明:此压力计具有良好的线性度和重复性,几乎没有弹性滞后,在0~30 MPa的大量程范围内灵敏度达到了230.8 pm/MPa,并且在20~80℃温度区间内,两光纤光栅中心波长差几乎不变,可见此压力计能够实现温度自动补偿。

摘要：针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种光纤Bragg光栅（FBG）温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.对传感器灵敏度系数、匹配性等参数进行了理论分析计算.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准和温度自补偿性能实验.实验表明：传感器的输出波长分别与温度和土压力均呈线性关系,压力灵敏度系数为272.19 pm/MPa,输出分辨率为0.36％,线性相关度为99.989％;温度灵敏度系数为21.16 pm/℃,线性相关度99.998％,在0～40℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.

摘要：为实现对高铁站房空间网架结构变形的监测,并针对光纤布拉格光栅(FBG)对应钛合金TA2杨氏模量较小等材料特性,本文首次设计了一种圆弧铰链式FBG双向倾角传感器,同时在此基础上进行了理论分析、有限元模拟和传感器性能试验。并进行了结果对比与误差分析。该传感器的敏感结构是双轴圆弧铰链,通过将预拉伸后的FBG粘贴在与圆弧铰链相连的上下基座的导纤槽,实现对被监测对象的倾斜角度双向监测。实验结果表明,该FBG双向倾角传感器的灵敏度为168.43 pm/deg,有效监测范围为±15°,在监测范围内线性相关度可达0.999 9,同时消除了温度影响,适用于温度变化较大且精度要求较高的工作环境,特别是高铁站房顶部网架结构变形的实时监测。

摘要：提出了基于温度监测法的CO浓度检测软件自补偿方法;设计了检测系统的硬件电路,包括CO气体调理放大电路、STC12C5410AD单片机主控电路、LCD显示电路、温度测量及调理电路、PC机通信及程序下载电路;通过实验,得出了CO浓度测量系统的输入输出特性的线性拟合方程;通过CO测量系统的温度自补偿,误差为未补偿时的58.50%,提高了测量系统的温度稳定性,减小了温度变化带来的温度附加误差。

摘要：光纤光栅传感技术近年来越来越多地被应用于土木工程领域,并逐渐显现出了其优势,但对结构振动的测试,尚缺少较为成熟可靠的光纤光栅加速度传感器。提出一种新型的光纤光栅加速度传感器设计方案,其具有高灵敏度和温度自补偿的特性,能够满足结构测试中低频、微幅振动,并克服温度的影响。介绍了传感器的原理,及进行的参数优化,在保证量程和量测频率范围的前提下使灵敏度达到了最大;还对所设计的传感器进行了有限元分析,得到了其幅频、相频、灵敏度、线性度等特性,有限元计算结果和理论优化值相符合。

摘要：以悬臂梁为基本构架,以FBG为敏感元件,设计了一种新型的具有温度自补偿特性的FBG位移传感器方案。对悬臂梁进行分析,推导出位移传感器的传递函数,然后对其定标并实际测量,得到了传感器线性度和灵敏度同悬臂梁长度以及光纤布拉格光栅的位置之间的关系,并从结果看出本传感器精度高,运行稳定,且有好的重复性,线性范围最大为16mm。

摘要：光功率的准确测量对于现代工业生产具有重要意义。光功率测量过程中,多采用光电二极管作为测量传感器。由于光电二极管本身的固有特性,其输出信号易受温度等环境因素干扰,影响系统测量精度。提出一种具有温度自补偿的光功率检测方法,同时测量光信号和当前工作温度,通过所构建温度影响模型,利用温度传感器实时测量当前工作温度,据此对测量结果进行修正,以实现光功率的准确测量。实验表明:该温度自补偿的光功率检测系统能有效消除外界温度干扰,可达到较高的测量精度。

摘要：本课题研究了温度自补偿对FBG压力传感器的作用。在压缩和牵拉FBG或温度变化时,FBG周期与反射率会发生变化,从而使光纤光栅中心波长相应漂移。本课题设计的FBG传感器,可以用来分析中心波长漂移与水位的对应变化关系,同时消除环境温度与结构热膨胀的影响。与通常的FBG传感器相比,该传感器的结构用来消除温度对压力测量结果的影响,实现温度的自补偿,对于解决温度和压力交叉敏感的问题具有指导性意义。本课题分析了传感原理,进行了温度和压力测试,显示出传感器性能优良,在0-500厘米的水位压力内,精度达5‰FS,分辨率1.3cm,重复性误差0.863%,线性误差0.415%.

摘要：为实现结构的长期安全监测,设计了一种杠杆原理与摆锤结构相结合的光纤光栅倾角传感器,并在此基础上进行了理论分析、数值计算和传感器性能测试。对比分析了数值计算和实验结果,发现二者具有较好的一致性。为增大传感器的灵敏度,对传感器的尺寸参数进行了设计。考虑到光纤光栅与金属材料之间的锚固效率和传感器的制作工艺要求,综合给出了效果最佳的组合值。实验结果表明,所提光纤光栅倾角传感器的有效监测范围为-5°~5°,传感器的灵敏度为359.04 pm/(°),线性相关度可达0.999,测量重复性误差为3.433%。此外,所提光纤光栅倾角传感器降低了温度对角度测量的影响,适用于温度变化较大且精度要求较高的工作环境,有良好的应用前景。