红外与激光工程
2023, 52(3): 20220587
1 武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学 信息工程学院, 武汉 430070
3 武汉理工大学 机电工程学院, 武汉 430070
4 日照武汉理工大生物医药暨新材料研究院, 日照 276800
复合材料在服役过程中易受到外部的低能量冲击, 造成不可见损伤, 为了监测复合材料健康状况, 将光纤布喇格光栅(FBG)传感网络粘贴布置于碳纤维复合材料表面, 采用基于反向传播(BP)神经网络系统的智能复合材料冲击定位识别技术, 获取FBG传感的时域信号响应值, 从而进行了复合材料冲击位置的预判。结果表明, BP神经网络算法具有非线性逼近能力强、容错率高和自适应能力强等优点, 可以实现复合材料层合板的参数化识别定位, 且预测结果与待测复合材料层合板总长度比值小于0.1。该FBG传感系统可为智能化复合材料冲击损伤自调整和自修复能力提供更准确的信息。
传感器技术 光纤布喇格光栅传感 冲击定位 反向传播神经网络 复合材料 sensor technique fiber Bragg grating sensing impact location back propagation neural network composite material
1 青岛理工大学土木工程学院, 山东 青岛 266033
2 山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心, 山东 青岛 266033
为探究光纤光栅(FBG)传感技术在预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)静压贯入特性现场测试中的适用性及实施温度补偿的必要性,对2根闭口PHC管桩进行了现场静压沉桩试验。将FBG温度传感器、低温敏FBG应变传感器采用刻槽法对称安装于PHC管桩的桩身两侧,通过光纤光栅解调仪对静压过程中的温度变化及桩身应变状态进行监测。试验结果表明,在沉桩过程中桩周土体温度变化高达2.62 ℃,需采取温度补偿措施,以确保FBG应变传感器测试结果的准确性;试验中24个低温敏FBG应变传感器全部存活,能够对静压过程中的桩端阻力、桩身轴力、侧摩阻力及单位侧摩阻力的变化规律进行动态、实时监测;且此传感器具有温度补偿的功能,能够较好地满足现场试验的测试需求,为FBG传感技术在岩土工程现场测试中的应用提供了新方法。
光纤光学 光纤光栅传感技术 高强度混凝土(PHC)管桩 静压桩 传感器 测试分析 光学学报
2020, 40(12): 1206004
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
2 东华大学纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201600
3 新南威尔士大学电气工程与通信学院光子学与光通信实验室, 悉尼 2052, 澳大利亚
4 重庆三峡学院电子与信息工程学院, 重庆 404000
为开发低成本且性能稳定的超宽带光源, 研究了基于铋铒共掺光纤(BEDF)的超宽带光源的输出光谱特性。当使用830 nm激光器抽运时, 输出光谱覆盖了整个O、E、S、C、L波段, 半峰全宽达525 nm。将该BEDF超宽带光源应用于波分复用光纤光栅传感系统, 实现了O波段和C波段的应力传感。实验结果表明, 将BEDF超宽带光源应用于大规模光纤光栅传感网络, 可大幅度提高传感系统的复用容量。
传感器 超宽带光源 掺铋光纤 光纤光栅传感
华北电力大学 电子与通信工程系,河北 保定 071003
F-P标准具的特性易受温度影响,温度变化时,其透射峰会发生漂移,将其应用于光纤光栅波长解调时,温度波动会给波长解调精度带来影响。分析了F-P标准具的温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响程度,并分别采用温度稳定性为±1.5 GHz和±3 GHz的F-P标准具进行了稳定性和重复性实验。实验结果表明:光纤光栅传感器的中心波长不同,由F-P标准具的温度特性产生的解调误差也不同;采用2种F-P标准具测得的稳定性误差最大值分别为0.528 pm和0.676 pm,重复性误差最大值分别为1.77 pm和2.01 pm。
F-P标准具 温度特性 光纤光栅传感 波长解调 Fabry-Perot etalon temperature characteristics fiber Bragg grating sensing wavelength demodulation
华北电力大学 电子与通信工程系,河北 保定 071003
为了消除F-P滤波器的温度特性对光纤光栅波长解调系统准确度的影响,提出了一种采用F-P标准具作为波长参考计算波长的方法,设计了一种高准确度波长解调系统,并采用虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI实现了光谱数据的滤波、寻峰及波长计算算法.测试结果表明,该系统的重复性误差小于1.56 pm,稳定性误差小于1.13 pm.
F-P标准具 光纤光栅传感 波长解调 虚拟仪器 F-P etalon Fiber Bragg grating sensing Wavelength demodulation Virtual instrument
1 山东大学控制科学与工程学院, 山东 济南 250061
2 山东大学光纤传感技术工程研究中心, 山东 济南 250061
采用码分复用(CDM)和时分复用(TDM)混合复用技术的光纤布拉格光栅(FBG)传感网络能大幅提升系统的复用能力,但结构复杂,动态测试性能较差,工程上不易实现。提出一种新的采用CDM和波分复用(WDM)混合复用技术的FBG传感网络结构,通过对测点直接进行二维码分多址(CDMA)编码,在不影响系统动态测试性能的同时增加了复用能力,且结构简单,便于工程实现。仿真实验表明,该结构可以在10 nm范围内布置49个测点,每个测点的量程可达10 nm。
光纤光学 光纤布拉格光栅传感网络 码分复用 波分复用 测点编码方法 光学学报
2010, 30(s1): s100212