陈光 1,2丁克勤 1,2张继旺 1,2
作者单位
摘要
1 中国特种设备检测研究院, 北京 100029
2 国家市场监管结构健康监测技术创新中心, 北京 100029
针对用于起重机械结构健康监测的光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器疲劳性能未知问题, 采用动态载荷与静态拉伸相结合的试验方法, 对起重机械钢结构疲劳损伤监测中的3种封装形式FBG应变传感器开展了疲劳性能研究, 分析了反映传感器性能的灵敏度系数、带宽、边摸抑制比、峰谷比、零点波长、动态应变分别随疲劳次数增加时的变化情况。试验结果表明: 3种封装方式的FBG应变传感器疲劳前后, 在加载、卸载相同载荷时, 灵敏度系数相差最大不超过0.1 pm/με, 带宽均值为0.19~0.23 nm, 峰谷比和边摸抑制比随疲劳次数的增加变化趋势相同, 零点波长变化最大值为0.31 nm, 动态应变符合二次指数函数分布特征。
光纤布喇格光栅应变传感器 金属结构 疲劳 可靠性 监测 fiber Bragg grating strain sensor metal structure fatigue reliability monitoring 
光通信技术
2023, 47(2): 6
作者单位
摘要
1 武汉工程大学机电工程学院,湖北 武汉 430205
2 中国特种设备检测研究院,北京 100029
光纤布拉格光栅应变传感器在封装时往往需要引入基体层,基体层的结构会影响传感器对待测结构应变监测的准确性。为了得到更优的基体层结构,通过有限元仿真计算,以回形结构基体层传感器的四个尺寸参量(回形结构到中截面的距离、中截面宽度、槽宽、槽深)为变量,探究了各尺寸参量对应变敏感的影响。对结构优化后的传感器进行制作和测试,并对未知参数进行标定,得到传感器的灵敏度、精度和有效测量范围。将该传感器与标准的电阻应变传感器进行对比,并给出了后续的优化方案。
传感器 光纤光学 传感器优化 有限元仿真 
激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1728002
作者单位
摘要
1 武汉工程大学机电工程学院,湖北 武汉 430205
2 中国特种设备检测研究院,北京 100029
光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器的应变传递影响因素决定了其在监测结构应变时的准确性。为了研究FBG应变传感器的应变传递影响因素,建立了传感器应变传递力学模型,并进行应变传递的理论推导,得到该传感器的应变传递率。为了保证计算正确,对传感器的特殊结构进行了有限元仿真计算。此外,还分析了传感器的应变传递影响因素及其影响效果,并用有限元仿真对不同的影响因素进行了计算,验证了理论推导的准确性。
光纤光学 应变传递 影响因素 有限元仿真 
激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0506006
作者单位
摘要
1 重庆科技学院, 重庆 401331
2 中国特种设备检测研究院, 北京 100029
CNG复合材料气瓶长期处于交变载荷作用, 易于发生疲劳损伤, 形成内部缺陷, 造成强度下降, 影响使用安全。含内部缺陷的复合材料气瓶在宏观上无明显形变, 表观上难以直接进行缺陷检测。在目前的气瓶检测项目中, 缺乏快速有效的缠绕层内部缺陷检测手段, 可能造成含有内部缺陷气瓶的漏检。本文针对 CNG复合材料气瓶检测存在的关键问题, 结合现有气瓶检测标准和工艺, 提出了一种基于气瓶内部蒸汽冲洗过程表面热像的缺陷检测方案。该方案以气瓶冲洗过程的蒸汽为气瓶的内部热激励, 基于红外热像仪采集的气瓶表面瞬态温度分布, 利用人工神经网络实现气瓶缠绕层缺陷的定位和定量识别。实验研究表明, 人工神经网络能够精确地进行气瓶缠绕层缺陷的定位和定量识别且识别效率较高, 适于气瓶的在线检测。
气瓶缺陷 无损检测 红外热像神经网络 CNG CNG, cylinder defect, nondestructive testing, infr 
红外技术
2020, 42(2): 144
作者单位
摘要
1 中国特种设备检测研究院, 北京 100029
2 北京交通大学理学院, 北京 100044
端接光纤光栅应变传感器具有无多峰、栅区不直接受力和各点受力相等等优点,在基片式和夹持式等传感器封装中得到广泛应用。但黏接层的剪切变形会导致光纤光栅测量应变与基体结构应变不同,从而产生应变测量误差。实际使用中,需要准确获得黏接层剪切变形影响下光纤光栅应变与基体结构应变的函数关系,以提高应变的测量精度。为此,推导了线黏弹性表面黏贴式端接光纤光栅应变传递方程,建立了瞬时响应和准静态响应下光纤光栅和基体之间的平均应变传递模型。讨论分析了影响平均应变传递率的因素,给出明显优于栅区黏接式光纤光栅应变传感器的黏接层参数的影响规律。通过有限元仿真验证了理论方程的有效性。该模型为端接光纤光栅应变传感器的设计与应用提供依据。
光纤光学 应变传递 端接光纤光栅 光纤传感 表面黏贴 线黏弹性 
激光与光电子学进展
2018, 55(11): 110604
作者单位
摘要
1 中北大学 信息与通信工程学院,山西 太原030051
2 中国特种设备检测研究院,北京100013
基于布里渊光时域分析(BOTDA)的分布式光纤传感技术已经逐渐广泛应用在各种民用、公用设备的应变与温度监测中。尤其是近年来兴起的一种新型传感技术:脉冲预泵浦布里渊光时域分析(PPP-BOTDA),通过引入预泵浦脉冲,获得了厘米级的空间分辨力。介绍了PPP-BOTDA技术的工作原理,阐述并探索研究了该新兴技术具有的优势与应用前景,并且在实验中验证了PPP-BOTDA技术在管道安全监测中的应用是可行的。
分布式光纤传感技术 脉冲预泵浦布里渊光时域分析(PPP-BOTDA) 管道安全监测 空间分辨力 distributed optical fiber sensing technology pre-pump pulse Brillouin optical time domain(PPP-B pipeline safety monitoring spatial resolution 
光学仪器
2011, 33(5): 30
作者单位
摘要
1 北京交通大学 理学院,北京 100044
2 中国特种设备检测研究院,北京 100013
设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描系统,其空间分辨率为10 lp/mm。针对常用扫描机构的不足,用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂取代传统的Fθ镜头,利用成像板的柔韧性实现圆弧形进片,扫描臂同时作为接收器收集激发出的荧光,从而简化系统结构,提高系统性能。利用所设计的光学系统,分析了激光光点大小对分辨率的影响,结果显示光点越小,系统分辨率越高。分析了系统中影响激光光点大小的因素,在高转速条件下对扫描臂进行了有限元仿真,计算了当入射光与五角棱镜入射面不垂直及五角棱镜存在安置误差时,对激光光点大小的影响。结果显示光点直径最大相对变化量为0.07%,表明所设计的激光扫描光学系统具有一定的容差性和实用性。通过实验验证了所研制扫描仪的性能,结果表明图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求。
激光扫描光学系统 有限元分析 五角棱镜 扫描臂 laser scanning optical system finite element analysis pentagonal prism scanning arm 
光学 精密工程
2010, 18(1): 21
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 China Special Equipment Inspection and Research Center, Beijing 100013, China
A new high-performance laser scanning system is designed. In this system, a scanning arm consisting of a pentagonal prism and a scanning object lens is used to replace the traditional F \theta lens, and a circular imaging plate transmission mechanism is specially designed in order to meet the requirement of the scanning arm. At the same time, the stimulation fluorescence can be obtained by the scanning arm. Some main factors that influence the spatial resolution and the performance of the laser scanner system are analyzed, and the analysis results are presented, which is helpful for further optimization design of the system. Experimental results indicate that the images obtained by the system have good visual effects and can meet the requirements of industrial inspection.
射线成像 光学设计 光学系统 激光传输 110.7440 X-ray imaging 120.4570 Optical design of instruments 120.4820 Optical systems 350.5500 Propagation 
Chinese Optics Letters
2010, 8(8): 800
作者单位
摘要
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中国特种设备检测研究院, 北京 100013
为了提高光纤光栅应变传感器的应变响应灵敏度,提出了一种基于钛合金基片封装的光纤光栅应变传感器.根据材料弹性模量的相关理论,该封装采用钛合金(TC4)作为封装材料;根据力学传递原理,该封装采用类似杠铃状的结构设计.这种封装能够使应变有效地传递到传感器内的光纤光栅上,从而很好地测量应变.通过实验得到其应变响应灵敏度、反射波长与应变的相关系数.实验证明,采用这种封装设计的传感器能够获得较高的应变灵敏度,其反射波长和应变具有很好的相关性.
光纤光栅应变传感器 应变响应灵敏度 相关系数 fiber grating strain sensor strain response sensitivity correlation coefficient 
光电技术应用
2010, 25(3): 33
作者单位
摘要
1 中国特种设备检测研究中心,北京,100013
2 北京中检希望科技有限公司,北京,100013
基于ARM9嵌入式开发系统研制开发了金属表面裂纹漏磁检测仪样机,研制开发的裂纹检测仪探头具有灵敏度高、抗干扰性强、结构简单、使用方便、可靠耐用的特点;并开发了金属表面裂纹漏磁检测仪软件系统,具有良好的人机界面,操作简单,运行可靠;精心设计了电源及充电电路、功率转换电路,降低其自身功耗,实验证明所设计的整个系统是可靠的.
表面裂纹 漏磁 检测 样机 
现代科学仪器
2007, 17(5): 54

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