温度补偿方法去敏的新型光纤光栅压力传感器

为避免布拉格光纤光栅温度与应力测量时的交叉敏感问题,文中提出一种基于微机电加工工艺的沙漏型fbg结构,通过各向同性腐蚀改变包层厚度,使其再受压力时光栅间距连续非均匀变化,导致反射带宽展宽,而温度只使中心波长漂移使带宽展宽很小,通过检测输出光强的大小间接测量压力大小,有效避免温度与应力的交叉敏感问题。

在使用光纤光栅应变传感器对结构应变进行监测的过程中,为了解决光纤光栅的中心波长对温度与应变交叉敏感的问题,从光纤光栅传感器的微观结构及其工作时与混凝土的相互作用机理出发,给出了利用光栅温度传感器对光栅应变传感器进行点对点温度补偿的方法,通过对应变传感器测得的数据进行修正,来获得由荷载引起的结构真实应变值。利用实际工程中的测量数据对该方法进行了验证,得到了较为理想的效果。

光纤光栅传感器光纤光栅传感器

(完整版)光纤光栅温度传感器

光纤光栅温度传感器

通过将光纤光栅固定在悬臂梁的上下表面,提出一种基于光栅的应力传感器,这种传感器首次提出将光栅通过预紧的方式将其两端粘贴在悬臂梁上,可以有效遏制因光栅应变不均而产生的反射峰啁啾变化,同时能提供温度补偿。通过实验证明了这种传感光栅反射峰的波长变化随应力的增加呈良好线性关系。增加了反射峰之间的距离变化,可达0.65nm。同时分辨力也有所提高,达到满量程的1%。

根据裸光纤光栅(fbg)对应变的灵敏度远高于对压力的灵敏度这一特点,设计了一种基于等强度梁结构的fbg冰力传感器,并可以通过调节封装构件的尺寸调节其测量压力的灵敏度系数。对传感器的标定结果显示,这种fbg冰力传感器的线性相关度良好,实测的灵敏度系数与理论值一致。该种传感器在冰激桥墩振动模型试验中得到了应用,成功监测了桥墩在不同冰速撞击下受到的冰力。实验表明,这种fbg传感器灵敏度高、可靠性好、对结构自身的影响很小,可直接测量冰的撞击力,适合于模型实验中的冰力监测。

直接监测电力设备内部元件所受应力可以直观反映电力设备的运行状态,传统的监测手段不能直接深入电力设备内部进行检测.研制了一种带温度补偿的光纤bragg光栅应变传感器,可以对电力设备内部元件所受应力和温度进行检测.研制的应变传感器选取了35kv干式空心电抗器作为实验对象,监测了一次干式电抗器固化过程中包封所受应力和温度的变化趋势.将为变电站内高压电力设备的实时监控提供理论和实践依据.

光纤光栅应变传感器在测量过程中存在温度和应变交叉影响的问题,且温度对应力测量结果影响较大。为获得精确的应力测量结果,必须大幅度减少或消除温度的影响。目前参考光栅法或温度测量系数修正法,难获得理想的结果。文中提出以截面对称的悬臂梁结构作为敏感元件,利用其上下表面拉压异号等应变和温度变化同应变的原理,通过在悬臂梁上下表面对称粘贴两根光纤光栅,利用结果差来消除温度影响,并提高测量灵敏度。文中对此种温度自补偿新型光纤光栅应变传感器的传感性能进行了研究,并将此类传感器安装在拉索的锚具上进行索力测量。研究结果表明:研制的光纤光栅应变传感器,能大幅度降低温度的影响,达到温度自补偿的目的;将此类传感器用于索力测量,具有较高的精度及灵敏度,能满足工程应用的实际需要。

微电子技术的发展促进了硅传感器的加工工艺水平的提高,使硅传感器获得良好的一致性、稳定性和可靠性,而半导体的温度特性使硅压力传感器的零点和灵敏度随温度而发生漂移。针对硅压阻式压力传感器这一"弱点",介绍一种基于压力芯片的惠斯顿电桥建立外接电阻补偿网络的数学模型,利用matlab优化工具箱提供的优化方法构建算法,对补偿电阻求解,实现对温度漂移的补偿。该方法更有助于基于硅压阻式压力芯片的oem型产品的大规模量产。

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光纤布拉格光栅(fbg)中心反射波长随温度变化会发生漂移,影响光纤激光器输出波长的稳定性和光纤光栅传感器精度。为消除光纤光栅中心波长温漂特性,设计了一种新型光纤光栅温度补偿装置,详细阐述了其工作原理,并理论推导了点胶位置的计算公式。这种新结构易调整光纤光栅粘结位置,从而可调整光纤光栅温度补偿有效长度。为验证结构设计和理论分析的正确性,搭建了实验系统,并对封装前后光纤光栅中心反射波长温度漂移率进行了测试。测试结果表明,在-30~70℃温度范围内,封装前光纤光栅中心反射波长的温度漂移率为0.0095nm/℃,封装后中心反射波长温度漂移率仅为0.0002nm/℃,温度稳定性提高了约40倍。

提出了一种光纤光栅的铜片封装工艺,并通过实验和理论分析研究了光纤光栅的应变和温度传感特性.与裸光纤光栅的测试结果相比,铜片封装工艺基本不改变光纤光栅应变传感的灵敏度,但是温度灵敏度系数提高了2.78倍.经过铜片封装后的光纤光栅可以探测到的应变和温度分别为1με和0.03℃,便于工程应用.

介绍以数字信号处理器tms320f2810为核心,用于压阻式压力传感器的数据采集与温度补偿系统设计。为了提高系统的精度,除了使用恒流源补偿法,还根据数字温度传感器ds18b20提供的温度参数,通过dsp对测量结果进行温度补偿软件算法处理。给出了系统硬件和软件设计方案。

光纤光栅传感器的应用 一、光纤光栅传感器的优势 与传统的传感器相比,光纤bragg光栅传感器具有自己独特的优点: (1)传感头结构简单、体积小、重量轻、外形可变,适合埋入大型结构中, 可测量结构内部的应力、应变及结构损伤等,稳定性、重复性好; (2)与光纤之间存在天然的兼容性,易与光纤连接、低损耗、光谱特性 好、可靠性高; (3)具有非传导性,对被测介质影响小,又具有抗腐蚀、抗电磁干扰的特 点,适合在恶劣环境中工作; (4)轻巧柔软,可以在一根光纤中写入多个光栅,构成传感阵列,与波分 复用和时分复用系统相结合,实现分布式传感; (5)测量信息是波长编码的,所以,光纤光栅传感器不受光源的光强波 动、光纤连接及耦合损耗、以及光波偏振态的变化等因素的影响,有较强的抗 干扰能力; (6)高灵敏度、高分

传感器总长810mm,直径为2.5mm,4根光纤布喇格光栅(fiberbragggrating,fbg)互成90°分布在用记忆合金丝(shapmemoryalloy,sma)做基材的表面.通过在波分复用的基础上添加光时分复用来改进传感网络布置,提高测量精度;同时,设计了一套封装装置来确保封装时fbg与基材之间的准确定位以及黏结剂能够均匀的涂覆在基材和fbg表面,提高传感器的封装精度.实验结果表明,该fbg形状传感器的测量精度为3.1％.

基于压电陶瓷的光纤光栅传感器的设计。主要方法是利用改变压电陶瓷的相关封装的新结构,再结合光纤光栅而制成的电压传感器。由实验结果得出:在0～160v的电压范围内,中心波长的变化与该传感器两端的电压的改变有很好的线性关系,线性拟合度可达0.99,线性调谐的波长范围约为1.6nm。

提出了一种新型光纤bragg光栅(fbg)的倾斜传感器,其结构由通过4根等长的刻有光栅的光纤悬挂在圆盘上的重物组成,4根光纤与圆盘的粘接点均匀分布在圆盘边缘,每根光纤的另一端共同下拉一重物,使每根fbg的受力均匀。当整个平台倾斜时,每根fbg的受力发生变化,从而导致每根fbg的反射(透射)中心波长发生变化,并通过光谱仪测出波长的变化,从中得到每两根对称fbg在不同倾斜角下的波长差,建立相应的波长差与倾斜角的数学模型。实验表明:该倾斜传感器可以达到0.2°的测量精度,并且消除了外界环境温度的影响,应用灵活性高;而且传感器的准确度和精度可通过增加重物质量、减小每对光纤间的夹角来提高。

提出并研究了一种新颖的钟摆式光纤光栅(fbg)二维倾斜角传感器,其摆杆顶端采用圆锥结构,两个fbg沿着母线方向并间隔四分之一圆周粘贴在圆锥表面,摆杆下端固定一定质量的重物。在倾斜角发生变化时,圆锥表面产生的沿着母线方向梯度分布的应变场使fbg产生啁啾效应。利用功率谱平坦的宽带光源,通过监测两个fbg的反射光强变化,可实现二维倾斜传感。此外,由于光纤光栅的反射光强不随温度变化,所以该传感器的测量对温度不敏感。实验在±4°范围内测得该传感器的灵敏度为1.96μw/(°),精度为±0.125°。

本文研究了一种新的带有温度补偿功能的光纤布拉格光栅水听器封装。这种水听器的传感机制在于将水下声压信号转换为圆形薄板的轴向弹性振动,通过弹光效应实现光纤光栅中心波长的瞬时改变,从而对经过光纤布拉格光栅(fiberbragggrating,fbg)的反射光信号实现幅度调制。对2.5～12khz水声频率范围进行了实验测试,实验结果表明,这种水听器的灵敏度可达到-185dbre1v/μpa,最小可探测声压在5khz约为900μpa/hz~(1/2)。

针对医疗行业对人体测温的需要,研制了一种以裸光纤bragg光栅为传感元件的光纤光栅温度传感器,并对其温度特性进行了研究.采用恒温水浴对工作波长为1557nm和1547nm附近的2只光纤光栅传感器进行温度定标.结果表明,在34～48℃范围内,光纤光栅的中心波长随温度的变化呈现良好的线性关系,相关系数分别为0.9983和0.9974,光纤光栅温度传感器的测温标准偏差分别为0.239℃和0.245℃,可应用于医疗中人体温度的实时监测.

光纤光栅传感器介绍