光纖光柵感測器的應用

2022-10-14 23:57:19 字數 1599 閱讀 3837

1、在地球動力學中的應用

在**檢測等地球動力學領域中,地表驟變等現象的原理及其危險性的估定和**是非常複雜的,而火山區的應力和溫度變化是目前為止能夠揭示火山活動性及其關鍵活動範圍演變的最有效手段心。光纖光柵感測器在這一領域中的應用主要是在岩石變形、垂直震波的檢測以及作為地形檢波器和光學**儀使用等方面。活動區的應變通常包含靜態和動態兩種,靜態應變(包括由火山產生的靜態變形等)一般都定位於與地質變形源很近的距離,而以震源的震波為代表的動態應變則能夠在與震源較遠的地球周邊環境中檢測到。

為了得到相當準確的震源或火山源的位置,更好地描述源區的幾何形狀和演變情況,需要使用密集排列的應力-應變測量儀。光纖光柵感測器是能實現遠距離和密集排列復用感測的寬頻、高網路化感測器,符合**檢測等的要求,因此它在地球動力學領域中無疑具有較大的潛在用途。有報道指出,光纖光柵感測器已成功檢測了頻率為0.

1hz~2hz,大小為10-9 e的岩石和地表動態應變。

2、在太空飛行器及船舶中的應用

先進的複合材料抗疲勞、抗腐蝕效能較好,而且可以減輕船體或太空飛行器的重量,對於快速航運或飛行具有重要意義,因此複合材料越來越多地被用於製造航空航海工具(如飛機的機翼)。

為全面衡量船體的狀況,需要了解其不同部位的變形力矩、剪下壓力、甲板所受的抨擊力,普通船體大約需要100個感測器,因此波長復用能力極強的光纖光柵感測器最適合於船體檢測。光纖光柵感測系統可測量船體的彎曲應力,而且可測量海浪對溼甲板的抨擊力。具有干涉探測效能的16路光纖光柵復用系統成功實現了頻寬為5khz範圍內、解析度小於10ne/(hz)1/2的動態應變測量。

另外,為了監測一架飛行器的應變、溫度、振動,起落駕駛狀態、超聲波場和加速度情況,通常需要100多個感測器,故感測器的重量要盡量輕,尺寸盡量小,因此最靈巧的光纖光柵感測器是最好的選擇。另外,實際上飛機的複合材料中存在兩個方向的應變,嵌人材料中的光纖光柵感測器是實現多點多軸向應變和溫度測量的理想智慧型元件。

3、在民用工程結構中的應用

民用工程的結構監測是光纖光柵感測器最活躍的領域。對於橋梁、礦井、隧道、大壩、建築物等來說,通過測量上述結構的應變分布,可以預知結構區域性的載荷及狀況,方便進行維護和狀況監測。光纖光柵感測器可以貼在結構的表面或預先埋入結構中,對結構同時進行衝擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等,還以監視結構的缺陷情況。

另外,多個光纖光柵感測器可以串接成乙個感測網路,對結構進行準分布式檢測,並通過計算機對感測訊號進行遠端控制。

光纖光柵感測器可以檢測的建築結構之一為橋梁。應用時,一組光纖光柵被粘於橋梁復合筋的表面,或在梁的表面開乙個小凹槽,使光柵的裸纖芯部分嵌進凹槽中 (便於防護)。如果需要更加完善的保護,則最好是在建造橋時把光柵埋進復合筋。

同時,為了修正溫度效應引起的應變,可使用應力和溫度分開的感測臂,並在每乙個梁上均安裝這兩個臂。

兩個具有相同中心波長的光纖光柵代替法布里-珀**涉儀的反射鏡,形成全光纖法布里-珀**涉儀(ffpi),利用低相干性使干涉的相位雜訊最小化,這一方法實現了高靈敏度的動態應變測量。用ffpi結合另外兩個fbg,其中乙個光柵用來測應變,另乙個被保護起來(免受應力影響),以測量和修正溫度效應, 同時實現了對三個量的測量:溫度、靜態應變、瞬時動態應變。

這種方法兼有干涉儀的相干性和光纖布拉格光柵感測器的優點,在5me的測量範圍內,實現了小於 1me的靜態應變測量精度、0.1℃的溫度靈敏度和小於1ne/(hz)1/2的動態應變靈敏度。

光纖光柵溫度感測器報告

波長調製型光纖溫度感測器 光纖感測測試技術 課課程作業報告 提交時間 2011年10月 27 日 1 研究背景 執筆人 被測場或參量與敏感光纖相互作用,引起光纖中傳輸光的波長改變,進而通過測量光波長的變化來確定北側參量的感測方法即為波長調製型光纖感測器。光纖光柵感測器是一種典型的波長調製型光纖感測器...

光柵感測器和紅外線感測器的工作原理

感測器是能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用輸出訊號的器件或裝置。感測器有許多種,在先進測量技術這門課中提到了許多感測器,在現代工業生產尤其是自動化生產過程中,要用各種感測器來監視和控制生產過程中的各個引數,使裝置工作在正常狀態或最佳狀態,並使產品達到最好的質量。因此可以說,沒有眾多的優良的...

光纖光柵感測技術簡介

一 光纖光柵 光纖光柵是在1978 年由加拿大通訊研究中心的 k.hill 等人發明的。他是利用 或光刻 技術在光纖上形成的折射率 或物理損傷 的週期性分布結構,稱為光纖光柵。光纖光柵能夠把光纖中傳輸的某一特定波長光的反射,由於其反射波長滿足bragg衍射方程,所以把這種光柵稱為光纖bragg光柵 ...