红外与激光工程
2023, 52(3): 20220587
1 桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004
2 桂林理工大学有色金属矿产勘查与资源高效利用协同创新中心，广西 桂林 541004
3 广西岩土力学与工程重点实验室，广西 桂林 541004
钢绞线在复杂的工程环境中可能会出现断丝现象，为了有效识别断丝信号，制作了一种将光纤布拉格光栅（FBG）应变传感器内嵌预压至钢绞线中心丝的自感知钢绞线。分析自感知钢绞线对断丝信号识别的灵敏性，探讨了拉索损伤面积和损伤位置与断丝信号强弱的关联性。以普通钢绞线损伤面积、损伤位置和传感器位置为研究变量，对由16束普通钢绞线和3束自感知钢绞线组成的拉索展开三组张拉断丝实验。实验结果表明：各自感知钢绞线能精确识别断丝信号，且断丝信号与自感知钢绞线中FBG的分布位置无关；各自感知钢绞线识别到断丝信号的时间基本一致，且FBG传感器采集的断丝信号强弱与普通钢绞线的损伤位置和程度有关。
光纤光学 光纤布拉格光栅传感器 断丝信号 自感知钢绞线 预警值 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0106003
光纤布拉格光栅(FBG)传感网络具有功能多样化和规模庞大化的发展趋势，对其可靠性和可扩展性提出了更高的要求。文章提出了一种新颖的基于正方形传感单元(SSU)的多环FBG传感网络，首先分析了光开关在FBG传感网络中的作用；接着描述了SSU网络的构建过程及光在内环与外环中的传输过程；然后设计了一种用于故障修复的远程节点；最后详细分析了链路故障时，该网络的故障修复过程并且定量讨论了其扩展性。结果表明，该网络至少可以修复一个链路故障，同时发生两个故障时，修复效果也比较好，具有很高的可靠性及可扩展性。
光纤布拉格光栅传感网络 光开关 可靠性 可扩展性 FBG sensor network OS reliability scalability
1 北京交通大学电气工程学院, 北京 100044
2 中国电力科学研究院储能与电工新技术研究所, 北京 100192
提出了一种在锂离子电池制作过程中粘贴镀金光纤布拉格光栅(FBG)传感器的锂离子电池原位检测方法，该方法可用于采集锂离子电池的初始物理量。研究了将镀金FBG传感器埋入锂离子电池的位置及方法，分析了埋入镀金FBG传感器后电池的性能。对锂离子电池进行了充放电实验,并拆封了实验所用的电池样本。实验结果表明，镀金FBG传感器可用于一般环境下的温度采集；锂离子电池中FBG传感器的镀金层遭到腐蚀，导致FBG传感器的波长产生漂移，镀金层避免了裸FBG传感器的结构受到破坏，因此对FBG传感器重新标定后，可采集电池内部的温度。该研究为应用于锂离子电池原位检测的FBG传感器的选择提供了参考。
光纤光学 锂离子电池 原位检测技术 光纤布拉格光栅传感器 传感器标定 充放电实验 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 040602
西北工业大学 理学院 陕西省光信息技术重点实验室, 陕西 西安 710129
使用单个光杠杆监测传感器应变时, 传感器两端的被夹持部位受力后易与电子万能试验机的夹持器产生滑移。为了消除滑移影响以提高测试精度, 本文使用两套光杠杆建立了测量弹性受力部位呈非等截面的光纤布拉格光栅(FBG)传感器等效应变系数ηεeff的实验测量系统。测试时, 将两套光杠杆的平面反射镜分别安放在传感器弹性受力部位两侧的固定端端面上,测量出两个固定端在受力变形后的相对位移和相应的FBG中心波长变化量。然后, 使用曲线拟合法和累加均值法对实验测得的数据进行处理来获得ηεeff。建立了仿真模型, 得到了ηεeff预估值并与实测值进行了对比。结果显示: 实验测得的ηεeff为0.681 7 με /pm, 精度为0.91%, 与仿真获得的预估值0.672 0 με/pm相差仅为1.42%。该方法满足了准确测量非等截面结构FBG传感器应变系数的要求。
双光杠杆 应变系数测量 光纤布拉格光栅传感器 复杂结构 double optical levers strain coefficient measurement Fiber Bragg Grating(FBG) sensor complex structure
苏州科技学院土木工程学院, 江苏 苏州 215011
建立了组合梁与光纤布拉格光栅(FBG)传感器应变传递的力学试验模型，得出组合梁结构实际应变与表面式光纤布拉格光栅传感器应变的关系。对影响表面式光纤布拉格光栅传感器平均应变传递率的影响因素进行了理论分析，得出胶接层弹性模量，胶接层的宽度以及光纤的粘贴长度对应变传递率影响较大，通过实验确定它们之间的最佳组合，为以后的实际工程应用提供了参考。
表面式光纤布拉格光栅传感器 胶接层 弹性模量 粘贴长度 应变传递
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
光纤光栅传感器相比与传统传感器，其特有的轴向敏感性决定了它的探测距离在传感器的不同方向上是有差异的，因此光纤光栅传感器的布置角度对于传感器网络的性能具有很大的影响。基于传统传感器的概率探测模型，本文提出了一种贴合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型，并通过实验验证了其正确性，继而利用这一模型，采用粒子群优化算法进行了光纤光栅传感网络的优化布置。最后，同不考虑布置角度的优化布置方法进行了比较，结果表明，在实际应用中考虑布置角度对于传感网络性能具有很大的提升。
光纤布拉格光栅传感器 传感器覆盖率 传感器网络 敏感范围 优化布置 fiber Bragg grating sensor sensor coverage sensor network sensitive ranging optimal placement
南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室， 江苏 南京 210016
结构健康监测中，光纤布拉格光栅(FBG)传感器性能蜕化将会严重影响整个监测系统的稳定性和准确性。而高温、高压等恶劣条件，均可能导致FBG传感器性能蜕化。基于光纤光栅传感器温度传感原理，分析了温度引起光纤光栅传感器性能蜕化的机理，并通过软件仿真和相应温度循环实验，分别考察了温度对不同FBG传感器性能蜕化的影响。实验结果表明，温度对FBG传感器性能蜕化的影响与FBG传感器自身质量参数有关。对于普通FBG传感器，随着温度循环次数增加，反射光谱峰值逐渐降低；而对于刻写完成后，光纤中仍含有少量氢分子的FBG传感器，随着温度循环次数增加，反射光谱不仅峰值逐渐降低，而且中心波长逐渐发生蓝移。
光纤光学 光纤布拉格光栅传感器 性能蜕化 温度循环 结构健康监测
1 华中科技大学 光电子科学与工程学院， 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 电子与信息工程系， 湖北 武汉 430074
基于用于过程控制的对象链接和嵌入(OPC)技术，以Visual C++6.0为编程环境，开发了光纤布拉格光栅(FBG)温度监测系统软件。该软件对所采集的数据进行去除噪声和去除突变预处理，采用直线标定或曲线标定方法对温度进行标定，监测效果较好。该软件克服了采用常规组态软件进行FBG监测系统软件设计所带来的缺陷，有利于FBG传感系统的推广应用。
光纤布拉格光栅传感器 温度监测系统 GridCtrl控件 NTGraph.ocx控件 串口通信 FBG sensor temperature monitoring system GridCtrl NTGraph.ocx serial communication
