检索结果-内蒙古大学图书馆

双等强度梁fbg振动传感器的工程实际应用

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广东经济 2017年第2X期 211-211页

作者：韩林火箭军工程大学

本文以光纤布拉格光栅振动传感器为主要研究对象,设计制作双等强度梁结构类型的传感器,对梁的结构尺寸进行优化,实现了实验成果的工程实际应用.

关键词：双等强度梁 fbg振动传感器工程实际应用

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基于弓形梁增敏结构的fbg振动传感器研究

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仪器仪表学报 2012年第1期33卷 139-145页

作者：叶婷梁大开曾捷张少华孙玮南京航空航天大学机械结构强度与振动国家重点实验室智能材料与结构研究所南京210016

利用光纤光栅(fbg)随弓形梁弯曲变形的敏感特性,通过设计特制的增敏结构,研制了一种基于弯曲特性的fbg振动传感器。根据ANSYS数值分析和实验结果表明,在加速度0～5 g、工作频率0～40 Hz范围内,传感器加速度特性曲线呈现良好对应关系,灵... 详细信息

利用光纤光栅(fbg)随弓形梁弯曲变形的敏感特性,通过设计特制的增敏结构,研制了一种基于弯曲特性的fbg振动传感器。根据ANSYS数值分析和实验结果表明,在加速度0～5 g、工作频率0～40 Hz范围内,传感器加速度特性曲线呈现良好对应关系,灵敏度可达458.1 pm/g,精度约0.002 g。该传感器系统采用双光栅形式实现了温度补偿,且在所测加速度范围内显示出较好的灵敏度和重复性,频响误差小,能够满足航空结构振动监测与控制需求。

关键词： fbg振动传感器弓形梁高灵敏度温度补偿数值仿真

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基于光纤光栅振动传感的石油管道安全监测系统研究

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光学与光电技术 2017年第4期15卷 21-25页

作者：徐胜明杨爽高岗孙苗汤玉泉刘旭安李俊中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031

针对目前管道泄漏监测与安全预警技术的不足,提出了光纤布拉格光栅(fbg)振动传感的方法,搭建了管道振动信号实时监测系统,并在石油管道上进行了现场实验。通过对实验得到的时域信号进行初步分析,以及采用基于偏最小二乘判别分析法(PLSDA... 详细信息

针对目前管道泄漏监测与安全预警技术的不足,提出了光纤布拉格光栅(fbg)振动传感的方法,搭建了管道振动信号实时监测系统,并在石油管道上进行了现场实验。通过对实验得到的时域信号进行初步分析,以及采用基于偏最小二乘判别分析法(PLSDA)的模式识别方法,可以对管道上的噪声、铁锹敲击、铁锤敲击、电钻钻孔信号进行有效区分,且信号识别正确率达到96%,得出fbg加速度振动传感器系统检测管道振动信号具有可行性的结论,为石油管道运输中存在的打孔盗油等破坏性行为的监测提供了可行方案,从而实现管道上振动信号的实时在线监测与科学管理。

关键词：光纤传感 fbg振动传感器管道监测信号识别偏最小二乘判别分析法

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fbg振动传感器的研究

FBG振动传感器的研究

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作者：王善鲤西北大学

学位级别：硕士

随着信息化水平的提高,各种工程结构、机械结构和地震自然灾害等的监测对分析和解决复杂的振动提出更高的要求.传统的机械和电学振动传感器在灵敏度、精度、动态范围、抗电磁干扰等方面已经不能满足应用需求。光纤Bragg光栅振动传感技... 详细信息

随着信息化水平的提高,各种工程结构、机械结构和地震自然灾害等的监测对分析和解决复杂的振动提出更高的要求.传统的机械和电学振动传感器在灵敏度、精度、动态范围、抗电磁干扰等方面已经不能满足应用需求。光纤Bragg光栅振动传感技术通过对传感信号的波长调制可以实现对物理量的绝对测量。该技术具有抗电磁干扰能力强、易于同波分复用技术结合,质量轻、体积小等优点,现已成为传感技术研究领域的热点。本文主要围绕fbg振动传感器技术展开理论和实验研究,设计了一种三脚支架体和等强度悬臂梁结构的fbg振动传感器,其固有频率为101.5Hz、灵敏度系数分别为28.5pm／m·s-2,并应用体光栅和感光线阵列等结构实现了波长分辨率为1pm的解调。论文所做的主要内容和获得的研究结果如下： 1.通过对光纤Bragg光栅成栅机理及折射率分布的研究,模拟了fbg的光传输特性。研究了温度、轴向压力、横向压力对fbg的影响以及fbg的温度压力的交叉敏感特性等。 2.从振动力学角度分析了等截面和等强度两种悬臂梁的力学特性,建立了振动传感器的力学理论模型。通过研究幅频和相频特性曲线,得到了位移和加速度振动传感器最佳的固有频率和阻尼比等结构参数。 3.设计了微挠度控制测试仪、放大电路和8位精度的数据采集卡,编写了数据处理程序。设计了可实现大振幅振动简单测量的电阻应变式传感器。 4.研究了光栅粘贴工艺,自制了用于fbg振动传感器的设计的光纤微拉控制平台和12.2Hz的低频振动平台,并在正弦激振的方式下的获得了较理想的实验结果。通过位移传感实验,验证了fbg传感器与电阻应变传感器具有较高的精度。最后对设计的三维振动传感器模型进行了理论分析。

关键词：光纤Bragg光栅 fbg振动传感器解调技术

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应用于准分布式光纤围栏系统的振动传感器的研究

应用于准分布式光纤围栏系统的振动传感器的研究

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作者：位立丽电子科技大学

学位级别：硕士

振动是自然界普遍存在的一种现象，在很多重要的领域中，振动信号的测量起着至关重要的作用，光纤光栅围栏振动信号的监测也就是实际中一个重要的研究问题。目前准分布式光纤围栏系统中主要应用的传感器多为温度和应变式传感器，温度传... 详细信息

振动是自然界普遍存在的一种现象，在很多重要的领域中，振动信号的测量起着至关重要的作用，光纤光栅围栏振动信号的监测也就是实际中一个重要的研究问题。目前准分布式光纤围栏系统中主要应用的传感器多为温度和应变式传感器，温度传感器能感应周围温度的变化，主要应用于火灾安防围栏报警系统中。应变传感器对于静态形变感应灵敏，主要应用于周界安防监测中。但是由于应变传感器的局限性，采集信息量少，变形恢复慢，易造成传输延迟，同时复用距离有限，满足不了复杂环境、长距离的监测要求。fbg振动传感器是从应变传感中衍生而来，不但能对外界应变量进行监测，同时其对于振动信号反映灵敏。实际工程中，振动信号的传递比应变的传递距离要远的多，围栏上产生的形变一般都伴随有振动，小幅振动引起的形变小，应变传感器感应不够灵敏时则监测不到，而振动传感器正好可以弥补fbg应变传感器的这种缺陷。本文在对光纤光栅实现振动测量的原理和技术分析的基础上，针对准分布式光纤围栏系统的实际需求，设计了一种新型的横向芯轴式低频振动传感器。论文主要完成内容有： 1.对现有的振动传感器及fbg振动传感器应用进行了大量调研，总结出了光纤光栅振动传感器具有很好的应用价值，针对fbg传感器应用于光纤围栏系统现状做了研究，发现现有的围栏中应用的传感器的不足，需要研制应用于光纤围栏系统的振动传感器来解决解决实际工程需要。 2.根据光纤光栅应用于振动测量的基本原理和几种典型的fbg振动传感器的设计，对现存在的几种灵敏度和频响性能较好的模型进行了改进设计，对模型进行了理论分析，并通过有限元分析软件ANSYS进行了仿真，验证理论分析的结果。 3.设计了一种适用于光纤围栏系统的振动传感器，通过ANSYS分析了其性能，并综合实际因素，将其与其他几种模型进行了对比，得出该结构在具备其一定优越性同时可以实现工程的批量生产应用。 4.搭建了实验测试装置，将制作封装好的fbg振动传感器进行了实验分析，测试其加速度灵敏度达到127.4pm/g、振幅灵敏度达到0.16nm/mm，具有良好的灵敏线性度，其固有频率为42Hz，并与软件分析结果进行了对比，对比结果在误差允许范围内。 5.将光纤光栅振动传感器和应变传感器同时放于准分布式光纤围栏防入侵系统进行实验监测，对比了在不同情况下，两种不同的传感器的测试结果，并分析了产生该结果的原因，得出了光纤光栅振动传感器可以很好的弥补应变传感器在监测信号时的不足。 6.将光纤光栅振动传感器应用于围栏系统后，根据其波形变化特征，研究了模式识别中异常信号的分类和识别，并提出了将来的发展方向。

关键词：光纤光栅 fbg振动传感器固有频率光纤围栏有限元分析模式识别

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基于光纤传感技术的往复式压缩机振动监测研究

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武汉理工大学学报 2013年第4期35卷 116-119,125页

作者：朱晓明南秋明中国石油化工股份有限公司武汉分公司武汉430082 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070

基于光纤(Bragg)光栅传感技术的优点,提出了往复式压缩机的光纤光栅振动监测方法。设计了一种"L"型结构的fbg振动传感器,并对传感器及其系统进行了实(试)验研究。结果表明,该传感器的工作频率范围为3～60Hz,灵敏度为86pm/(m.s... 详细信息

基于光纤(Bragg)光栅传感技术的优点,提出了往复式压缩机的光纤光栅振动监测方法。设计了一种"L"型结构的fbg振动传感器,并对传感器及其系统进行了实(试)验研究。结果表明,该传感器的工作频率范围为3～60Hz,灵敏度为86pm/(m.s-2),加速度测量范围大于25m/s2,其系统具有抗电磁干扰和本质安全防爆的特点,长期稳定性好,易于实现远程、在线测量,很好地满足了往复式压缩机振动监测的需要。

关键词：往复式压缩机振动监测 fbg振动传感器远程在线测量

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基于光纤布喇格光栅智能周界安防方法及关键技术研究

基于光纤布喇格光栅智能周界安防方法及关键技术研究

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作者：张翠武汉理工大学

学位级别：博士

周界安防是保护重要设施和资产的第一道防线,高效的周边安全技术和方法可以更好的消除或减少来自外界的威胁。随着社会的不断发展,人们对于高效的安防需求越来越强烈,应用最广泛、历史最久的传统的电类安防产品主要有红外对射、泄露电... 详细信息

周界安防是保护重要设施和资产的第一道防线,高效的周边安全技术和方法可以更好的消除或减少来自外界的威胁。随着社会的不断发展,人们对于高效的安防需求越来越强烈,应用最广泛、历史最久的传统的电类安防产品主要有红外对射、泄露电缆、电子脉冲围栏等,它们都是室外有源的,易受电磁干扰,容易受气象、环境的影响,误报率高,定址不准确,新兴的光纤周界安防技术主要包括利用后向散射的光时域反射定位技术(ODTR)和基于干涉技术的光纤周界定位系统。ODTR对多点入侵的定位分析复杂,很难准确定位,而基于干涉原理的周界技术由于是相位调制型,所以对入射光的偏振态和外界的影响比较敏感,误报率高,精确定位也是其面对的难题。面对目前周界技术难以克服的难题以及安防市场的迫切需求,提出一种基于光纤布喇格光栅(fbg)传感技术的周界安防方法。设计了周界安防fbg振动传感单元,采用振动光缆建立光无源传感网络,实现多点入侵智能识别和精确定址的分布式监测,具有室外无源、监测距离长、抗雷击电闪、抗电磁干扰、本质安全、体积小、耐腐蚀等优点,特别适合野外敷设,可以满足各种复杂环境的周界防范应用,它是一种全新的周界安防方法,在国内外尚属首创。本文对基于fbg周界安防的新方法以及关键技术方面做了深入的研究,主要研究工作如下： (1)提出了基于fbg传感技术的周界安防新方法,结合现代周界安防对周界技术的总体要求,将fbg安防的关键技术以及拟解决的关键问题进行细化,给出了fbg应用到周界安防的总体的方法模型,按照从低到高的层次划分为物理层、实现层、算法层和应用层,分析了了每个层次的关键技术问题。从智能定址、智能感知、耐候性、降低成本等几个方面详细论证了实现这种方法的可行性。 (2)为了深入探讨周界入侵行为与fbg感知信息的内在关系,根据fbg传感原理,特别是fbg波长与温度和应变的关系,结合单质点弹性绳振动理论,设计了一种基于fbg振动传感的数学模型,并对结构模型进行了理论分析与计算,得到各个结构参数对整个系统的振动位移和固有频率影响的一般关系。根据分析结果,设计相关实验方案,建立实验装置,实验结果验证了模型计算的正确性,并且同时确定了传感单元的具体结构参数,通过封装等方式进一步提高了传感的性能,满足了周界安防对传感单元性能参数的要求。 (3)在fbg传感单元的基础上,提出了将“准全同fbg振动安防”的新概念应用到区域安防中,每个区域安防采用同一波长fbg振动传感单元,可实现对每个防区精确定址,在现有解调能力的情况下,扩充了传感网络中每个光路的容量,分析了准全同振动监测实现安防的方法理论与实际的可操作性,通过实验验证,虽然准全同传感器在使用的过程中会有不同程度的灵敏度损失,但是仍然满足周界安防对传感单元的要求,实际可操作性强。 (4)实现了基于fbg振动传感的周界安全防范的分布式检测。fbg振动传感器是波长调制型,属于点对点检测。以往的各种fbg传感器只能检测传感单元所在物理位置的参数信息,仅能通过密集传感探测点而实现准分布式检测。在这里我们要应用fbg振动传感器实现周界安防的分布式检测,即在周界安防的任意一点发生入侵,系统都要对其做出响应,绝对禁止安防”盲点”的出现。这一点对于周界安全防范来说至关重要。但是对于fbg其它传感器而言是不可能实现的。在fbg周界安防方法里,根据波分复用原理建立了fbg振动光缆光无源传感网络。通过设计不同安装介质的处理方法与安装方式,以实验的方法给出每种安装方式合适的传感单元间距。实际应用验证这种方法非常有效,而且真正实现了基于fbg振动传感的分布式安防监测。 (5)安防技术的另一关键技术就是如何提高安防的报警准确率。论文通过在时域内动态提取基准值、正确获取入侵事件起点的方法,有效地将入侵可疑信号锁定,通过时间片断的划分、统计、标注的方法,有效地屏蔽了环境温度和外界干扰对系统的影响,在频域内,应用快速傅里叶变换(FFT),提出了单峰检测法。此方法将时域预报警传感信号进行快速傅立叶变换,通过与人为入侵信号进行分析对比,发现了传感器自振的单峰现象,从而有效地滤除了由于外界振动干扰引起的传感器自振误报警,使得报警准确率得到进一步的保证。 (6)提出了一种基于时频分析的新颖的周界安防入侵识别算法。通过分析人为入侵的信号频率以及作用时间在信号时域上的反映,利用加窗傅立叶变换(STFT)的时频分析方法,给出了相应的窗函数、窗长,从而确定了时间分辨率与频率分辨率,利用时域峰值结合STFT时频能量积分的方法进行入侵的识别。这种算法可以使得入侵事件的漏报率趋于零,同时大幅降低误报率。通过本课题的研究将有效解决传统周界防范领域内的误报率高、不能精确定址、耐候性差、安装复杂等问题,有效提高我国的公共安防技术水平。

关键词：光纤布喇格光栅周界安防 fbg振动传感器时频分析短时傅里叶变换

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光纤低频振动传感器的研究

光纤低频振动传感器的研究

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作者：王刚吉林大学

学位级别：硕士

进入二十一世纪以来,信息化水平飞速提高,各种工程结构、机械结构和地震自然灾害等的监测对分析和解决复杂的振动问题提出更高的要求,传统的电磁类振动传感器在灵敏度、精度、动态范围、抗电磁干扰等方面已经不能满足应用需求。所以研... 详细信息

进入二十一世纪以来,信息化水平飞速提高,各种工程结构、机械结构和地震自然灾害等的监测对分析和解决复杂的振动问题提出更高的要求,传统的电磁类振动传感器在灵敏度、精度、动态范围、抗电磁干扰等方面已经不能满足应用需求。所以研制和开发新型的更高质量的振动传感器变得格外重要。光纤振动传感器除具有传统电磁类传感器的功能外,还具有抗电磁干扰和原子辐射、灵敏度高、测量速度快、稳定性好等优点,因此,被广泛应用于航空、航天、桥梁、土木建筑等领域。本文在总结了目前国内外光纤振动传感器的发展现状后,提出了一种新型的基于光纤布拉格光栅(fbg,Fiber Bragg Grating)的振动传感器结构。该结构的创新主要在于匹配光纤布拉格光栅的自解调方案应用于光纤振动传感器,及将边孔封装技术方案应用于匹配光纤布拉格光栅的封装上。论文的主要内容如下： (1)简要介绍了振动测试技术、一般光纤传感器的优点、fbg传感器的特点,并对几种常见的fbg振动传感器作了简单介绍。 (2)阐述了光纤传感器的原理及fbg振动传感器的原理,并分别对均匀轴向应力作用下的fbg应变传感模型、均匀横向应力作用下的fbg应变传感模型作了理论推导分析；对目前国内外各种光纤光栅振动传感器的增敏技术及解调方案分别作了对比分析；依据fbg振动传感器原理和现有振动传感器模型的增敏技术及封装技术,提出了一种新型fbg振动传感器结构方案,对该结构方案的设计原理进行了详细论述,并通过数学公式推导及推导结果的Matlab仿真对结构方案进行了理论分析。 (3)利用OptiAmplifier软件对本文提出的结构方案进行了仿真分析。由于在软件中无等同于振动信号的激励源,无法实现对传感探头—匹配光纤光栅的直接作用,因此,在仿真过程中通过手动输入两光纤光栅中心波长的值来改变两光纤光栅中心波长的间隔,以此来模拟外界振动激励源的作用效果。将仿真获得的数据进行列表,然后利用Matlab软件将数据进行处理,得到两光纤光栅中心波长的相对偏移量与输出光强的关系曲线图,该曲线与对本文提出的结构方案进行理论推导得到的关系曲线基本一致,因此,从软件仿真方面验证了方案的正确性。 (4)对本文提出的结构方案进行了实验验证。在目前实验条件下,无法将边孔封装技术应用于光纤布拉格光栅,因此,在实验中只能采用两个裸光纤光栅。利用一个悬臂梁系统,将两个匹配的光纤布拉格光栅分别用光学胶固定于悬臂的上下两侧,实现在同一应力作用下,两个光纤光栅的中心波长分别向长波长和短波长两个方向移动,然后利用光谱仪在后端探测输出的光强值。将实验所得的数据进行列表,可以得到应力值、中心波长的偏移量与输出光强三者之间的数值关系列表,然后利用Matlab软件将数据进行处理,得到光纤光栅中心波长偏移量与输出光强的关系曲线图,该曲线与对本文提出的结构方案进行理论推导得到的关系曲线基本一致,因此,从实验方面验证了方案的可行性。本文中提到的对光纤光栅的封装技术将在下一阶段进行,希望本文提出的新型光纤振动传感器结构方案及目前所得到的结论对光纤振动传感技术的进一步研究和发展提供有价值的理论和技术支持。

关键词： fbg振动传感器光纤光栅自解调

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基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统

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交通科技 2011年第6期21卷 78-81页

作者：孟坚武警湖北总队第二支队武汉430060

介绍了一种基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统,利用不同入侵模式信号时域及频域特征信号的差异性,采用时域与频域与信号结合的分析方法,实现对各种入侵信号的模式识别及报警判断,并通过模拟实验加以验证。实验结果表明,该系统能... 详细信息

介绍了一种基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统,利用不同入侵模式信号时域及频域特征信号的差异性,采用时域与频域与信号结合的分析方法,实现对各种入侵信号的模式识别及报警判断,并通过模拟实验加以验证。实验结果表明,该系统能够实现对入侵行为的模式识别及对有害入侵模式实施报警的功能。

关键词：光纤光栅传感技术 fbg振动传感器周界入侵模式识别

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