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测量光谱。 2100433B
波长范围600nm-1700nm;波长分辨率0.02nm,动态范围70dB。
光纤光栅受外界温度、应力影响,中心波长会产生漂移,测试漂移量,根据定标情况就可得到温度或者应力大小。 温度变化的时候会改变光在物质中的传播速度,也就是说,当温度变化的时候光路中的折射率会发生变化,这个...
TGW光纤光栅感温火灾探测系统产品简介目前国内外应用的光纤光栅传感技术由于受到光源带宽限制,一根光纤上光栅复用数量极为有限(不超过30个),无法满足火灾探测所需测点需求。理工光科发明的编码光纤光栅、全...
光栅是指用特殊加工手段(如激光雕刻)对光纤进行加工后使其只能反射一段特定波长(如1392nm)的光纤,其它波长的光任然可以通过。作用主要应用在光栅传感器上,原理是:当光纤光栅周围的环境(如温度、应力)...
光纤传感、光纤光栅、光纤光栅传感
光纤传感、光纤光栅、光纤光栅传感 光纤传感技术 由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质,而且光波在光纤 中的传播时表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)因外界因素 (如温度、压力、磁场、电场、位移等)的作用而间接或直接地发生变化,从 而可将光纤用作传感器元件来探测各种待测量(物理量、化学量和生物量), 这就是光纤传感器的基本原理。 光纤传感技术的分类 光纤传感器可以分为传 感型(本征型)和传光型(非本征型)两大类。利用外界因素改变光纤中光的 特征参量,从而对外界因素进行计量和数据传输的,称为传感型光纤传感器, 它具有传感合一的特点,信息的获取和传输都在光纤之中。传光型光纤传感器 是指利用其它敏感元件测得的特征量,由光纤进行数据传输,它的特点是充分 利用现有的传感器,便于推广应用。这两类光纤传感器都可再分成光强调制、 相位调制、偏振态调制和波长调制等几种形式。 光纤传感器的特点 1、
光纤光栅传感器光纤光栅传感器
光纤光栅传感器光纤光栅传感器
《内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索系统》的目的是提供一种能提高光纤光栅传感器及光纤在缆索制造及应用过程中的存活率、确保光纤光栅传感器埋植工艺可靠以及能有效地将光纤光栅信号无失真地引出缆索体外的内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索系统。
一种内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索系统包括锚杯、分丝板、连接筒、内置于连接筒部位的光纤光栅传感器以及索体,所述光纤光栅传感器包括光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器,将所述光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器先进行封装,并将光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的尾纤引出,封装后的光纤光栅应变传感器固定连接于连接筒部位的外层钢丝上,封装后的光纤光栅温度传感器悬置于连接筒部位的钢丝上,在所述分丝板上穿孔,在所述连接筒和锚杯内预先埋入预留钢管,该预留钢管由所述分丝板上的穿孔引出,将光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的的尾纤接入光纤线缆,该光纤线缆通过所述预留钢管从缆索中引出,将从缆索中引出的光纤线缆接入一光纤光栅解调仪;通过监测光纤光栅中心波长的变化,可实现对缆索内温度、缆索的整体受力情况及缆索内钢丝的应力分布状况进行实时监测。
所述光纤光栅应变传感器的封装结构是:所述光纤光栅应变传感器包括第一光纤光栅、中间轴向第二钢管、第一钢管、直径略粗的第一保护钢管以及用于与缆索用钢丝连接的支座,所述第一保护钢管有一件,第二钢管、支座、第一钢管均有二件,二件第二钢管、二件支座、二件第一钢管左右对称布置于所述第一保护钢管的左右两边,其中第二钢管的直径<第一钢管的直径<第一保护钢管的直径,所述第二钢管中间轴向开槽,将支座上部区域穿孔,将一定标距的第一钢管中间穿过所述支座上部区域穿孔连接在支座上。将直径略大、长度合适的第一保护钢管的两端分别套装在所述二件第一钢管的一端,第一钢管的另一端套装在所述第二钢管的一端,将第一光纤光栅穿过第二钢管、第一钢管和第一保护钢管,光栅栅区在第一保护钢管中心位置,将第一光纤光栅两端用胶固定在二个第二钢管的槽内,第二钢管开槽处外套第二热缩套保护开槽部位,所述第一光纤光栅两端尾纤由所述第二钢管的另一端引出,将光纤光栅应变传感器的支座与所述缆索的钢丝相连接,光纤光栅应变传感器外罩保护罩保护,用胶泥密封保护罩与钢丝密封处,胶泥密封后的钢丝空隙处外面再用胶带密封,形成完全封装后的光纤光栅应变传感器。
所述的光纤光栅温度传感器的封装结构是:所述的光纤光栅温度传感器包括第二光纤光栅、第二保护钢管和第二热缩套,第二光纤光栅悬置于第二保护钢管内,从第二保护钢管内引出尾纤,引出处用胶固定,并用第二热缩套热缩保护。
《内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索系统》提供一种在缆索的连接筒部位内置光纤光栅传感器的智能缆索系统,通过外接光纤光栅解调仪,测量光纤光栅中心波长的变化,可对缆索内应力分布状况及缆索的整体受力状况进行实时监测,满足特大桥梁的健康监测要求,提高大桥的安全性。
1.一种内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索系统包括锚杯(1)、分丝板(5)、连接筒(4)、内置于连接筒(4)部位的光纤光栅传感器以及索体(11),所述光纤光栅传感器包括光纤光栅应变传感器(9)和光纤光栅温度传感器(10),其特征在于:将光纤光栅应变传感器(9)和光纤光栅温度传感器(10)先进行封装,并将光纤光栅应变传感器(9)和光纤光栅温度传感器(10)的尾纤引出,封装后的光纤光栅应变传感器(9)固定连接于连接筒(4)部位的外层钢丝(3)上,封装后的光纤光栅温度传感器(10)悬置于连接筒部位的钢丝(3)上,在所述分丝板(5)上穿孔(5-1),在所述连接筒(4)和锚杯(1)内预先埋入预留钢管(7),该预留钢管(7)由所述分丝板(5)上的穿孔(5-1)引出,将光纤光栅应变传感器(9)和光纤光栅温度传感器(10)的尾纤接入一光纤线缆(8),该光纤线缆(8)通过所述预留钢管(7)从缆索中引出,将从缆索中引出的光纤线缆(8)接入一光纤光栅解调仪(12);所述光纤光栅传感器的封装结构是:所述光纤光栅应变传感器(9)包括第一光纤光栅(9-1)、第一钢管(9-3)、第二钢管(9-2)、第一保护钢管(9-6)以及支座(9-4),所述第一保护钢管(9-6)有一件,第一钢管(9-3)、支座(9-4)和第二钢管(9-2)均有二件,二件第一钢管(9-3)、二件支座(9-4)和二件第二钢管(9-2)左右对称布置于所述第一保护钢管(9-6)的左右两边,其中第二钢管(9-2)的直径<第一钢管(9-3)的直径<第一保护钢管(9-6)的直径,所述第二钢管(9-2)中间轴向开槽,支座(9-4)上部区域穿孔,第一钢管(9-3)中间穿过所述支座(9-4)上部区域穿孔连接在支座(9-4)上,将第一保护钢管(9-6)的两端分别套装在所述二件第一钢管(9-3)的一端,第一钢管(9-3)的另一端套装在所述第二钢管(9-2)的一端,将第一光纤光栅(9-1)穿过第二钢管(9-2)、第一钢管(9-3)和第一保护钢管(9-6),光栅栅区在第一保护钢管(9-6)中心位置,将第一光纤光栅(9-1)两端用胶固定在所述二件第二钢管(9-2)的槽内,第二钢管(9-2)开槽处外套第二热缩套(9-5),所述第一光纤光栅(9-1)两端尾纤由所述第二钢管(9-2)的另一端引出,光纤光栅应变传感器(9)的支座与所述缆索的钢丝相连接,光纤光栅应变传感器(9)外罩保护罩保护,用胶泥密封保护罩与钢丝密封处,胶泥密封后的钢丝空隙处外面再用胶带密封,形成完全封装后的光纤光栅应变传感器;所述的光纤光栅温度传感器(10)封装结构是:所述光纤光栅温度传感器(10)包括第二光纤光栅(10-1)、第二保护钢管(10-2)和第二热缩套(10-3),第二光纤光栅(10-1)悬置于第二保护钢管(10-2)内,第二光纤光栅(10-1)从第二保护钢管(10-2)内引出尾纤,引出处用胶固定,并套上第二热缩套(10-3)。
这些传感器主要包括光纤光栅应变传感器、温度传感器、加速度传感器、位移传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。
此种传感器是在工程领域中应用最广泛,技术最成熟的光纤传感器。应变直接影响光纤光栅的波长漂移,在工作环境较好或是待测结构要求精小传感器的情况下,人们将裸光纤光栅作为应变传感器直接粘贴在待测结构的表面或者是埋设在结构的内部。由于光纤光栅比较脆弱,在恶劣工作环境中非常容易破坏,因而需要对其进行封装后才能使用。目前常用的封装方式主要有基片式、管式和基于管式的两端夹持式。
温度是国际单位制给出的基本物理量之一,是工农业生产和科学实验中需要经常测量和控制的主要参数,同时也是与人们日常生活密切相关的一个重要物理量。目前,比较常用的电类温度传感器主要是热电偶温度传感器和热敏电阻温度传感器。光纤温度传感与传统的传感器相比有很多优点,如灵敏度高,体积小,耐腐蚀,抗电磁辐射,光路可弯曲,便于遥测等。基于光纤光栅技术的温度传感器,采用波长编码技术,消除了光源功率波动及系统损耗的影响,适用于长期监测;而且多个光纤光栅组成的温度传感系统,采用一根光缆,可实现准分布式测量。
温度也是直接影响光纤光栅波长变化的因素,人们常常直接将裸光纤光栅作为温度传感器直接应用。同光纤光栅应变传感器一样,光纤光栅温度传感器也需要进行封装,封装技术的主要作用是保护和增敏,人们希望光纤光栅能够具有较强的机械强度和较长的寿命,与此同时,还希望能在光纤传感中通过适当的封装技术提高光纤光栅对温度的响应灵敏度。普通的光纤光栅其温度灵敏度只有0.010 nm/℃左右,这样对于工作波长在1550nm的光纤光栅来说,测量100℃的温度范围波长变化仅为lnm。应用分辨率为lpm的解码仪进行解调可获得很高的温度分辨率,而如果因为设备的限制,采用分辨率为0. 06nm的光谱分析仪进行测量,其分辨率仅为6度,远远不能满足实际测量的需要。目前常用的封装方式有基片式、管式和聚合物封装方式等。
研究人员开展了应用光纤光栅进行位移测量的研究,目前这些研究都是通过测量悬臂梁表面的应变,然后通过计算求得悬臂梁垂直变形,即悬臂梁端部垂直位移。这种“位移传感器”不是真正意思上的位移传感器,目前这种传感器在实际工程已取得了应用,国内亦具有商品化产品。
1996年,美国的Berkoff等人利用光纤光栅的压力效应设计了光纤光栅振动加速度计。转换器由质量板、基板和复合材料组成,质量板和基板都是6mm厚的铝板,基板作为刚性板起支撑作用,中间为8mm厚的复合材料夹在两铝板中间起弹簧的作用。在质量块的惯性力作用下,埋在复合材料中的光纤光栅受到横向力作用产生应变,从而导致光纤光栅的布拉格波长变化。采用非平衡M-Z干涉仪对光纤光栅的应变与加速度间的关系进行解调.1998年,Todd采用双挠性梁作为转换器设计了光栅加速度计。加速度传感器由两个矩形梁和一个质量块组成,质量块通过点接触焊接在两平行梁中间,光纤光栅贴在第二个矩形梁的下表面。在传感器受到振动时,在惯性力的作用下,质量块带动两个矩形梁振动使其产生应变,传递给光纤光栅引起波长移动。这种传感器也在国内已经有了商品化的产品。
对拉力或压力的监测也是监测的一部分重要内容,如桥梁结构的拉索的整体索力、高纬度海洋平台的冰压力,以及道路的土壤压力,水压力等。哈工大欧进萍等人相继开发出了光纤光栅拉索压力环和光纤光栅冰压力传感器,英国海军研究中心开发了光纤光栅土壤压力传感器,用以监测公路内部的荷载情况。并且各国相继开始光纤光栅油气井压力传感器的研究工作。
除以上介绍的光纤光栅传感器外,光纤光栅研究人员和传感器设计人员基于光纤光栅的传感原理,还设计出光纤光栅伸长计,光纤光栅曲率计,光纤光栅湿度计,以及光纤光栅倾角仪,光纤光栅连通管等。此外,人们还通过光纤光栅应变传感器制成用于测量公路运输情况的运输计、用于测量公路施工过程中沥青应变的应变计等。