结合光纤光栅传感检测技术与旋涡分离原理, 研制了一种基于三角柱型旋涡发生体的光纤Bragg光栅流量计, 在三角柱旋涡发生体中部设置导压腔, 腔内设置粘贴Bragg光栅的等强度悬臂梁, 流体经过发生体两侧时,交替分离旋涡, 导压腔内部产生脉动流体, 等强度悬臂梁产生振动且振动频率与旋涡分离频率成正比, 通过检测悬臂梁振动频率测量流体流量。实验表明, 该流量计的线性度为4.38% FS, 仪表系数为K=3.659, 光纤光栅波长移位频率对流量的响应度为1.182 Hz/(m3/h)。

采用贴附法将一根玻璃纤维增强塑料(GFRP)单芯应变传感光缆埋设于钢筋混凝土试件的中间部位, 对混凝土内部应变进行分布式测量。考虑在温度和外加应变的作用下, 光纤中的背向布里渊(Brillouin)散射光将发生频移, 使用光时域反射仪(OTDR)对反射光信号进行了分析。研究了混凝土凝固过程中应变的变化, 结果表明: 混凝土试件浇筑完成当天应变变化明显, 应变变化趋势与试件内部温度相似, 试件内部应变主要受水泥水化热的影响。试件凝固后, 通过外力作用使得混凝土试件在纵向中心轴上产生平均宽度为6 mm的裂缝。检测裂缝出现前后试件的应变变化, 发现裂缝出现后试件内部应变明显变大, 共发现3个应变峰值。通过应变峰值位置的分析, 可判断裂缝的出现位置与方向。实验显示, 利用背向Brillouin散射的分布式应变检测技术可较好地实现混凝土应变的分布式测量。

影响变压器绝缘老化的主要因素之一是运行时铁芯的温度。铁芯温度越高, 绝缘老化越快, 变压器寿命也就越短。研制了一种利用光纤 Bragg光栅测量变压器铁芯温度的传感器, 将套有陶瓷套管的光纤 Bragg光栅温度传感器安装在变压器铁芯中柱上轭表面。当铁芯的温度发生改变时, 与其接触的光纤 Bragg光栅的温度也随之改变, 导致光纤 Bragg光栅中心波长移位, 从而实现对变压器铁芯温度的测量。运行电压为 75 V和 100 V的恒定负载实验表明, 恒定电压下, 环境温度为 15℃时, 0～105 min内光纤 Bragg光栅中心波长分别稳定在 1 552.289 nm和 1 552.299 nm, 变压器铁芯的温升值分别为 17℃和 18℃。

实时监测变压器绕组温度, 可解决变压器在运行过程中因绕组温度过高而造成的寿命减少、设备损坏等问题。使用绝缘纸做成的层压板对光纤测温触头进行封装, 将测温触头安装在变压器绕组上。当绕组温度发生改变时, 测温触头中的光纤Bragg光栅中心波长将产生移位。温度响应实验表明, 光纤Bragg光栅温度传感器的线性度为0.79% FS; 温度灵敏度为8.91 pm/℃, 重复性误差1.76%FS。绕组测温实验结果表明, 环境温度为15 ℃时, 在75V电压下, 90min后, 绕组温度稳定在24 ℃～25 ℃之间在; 100V电压下, 105 min后, 绕组温度稳定在32 ℃～33 ℃之间。