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FPGA技术下时变光纤光栅传感信号精密细分方法
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作者 张斌 蒋志飞 罗康 《激光杂志》 北大核心 2024年第12期181-186,共6页
时变光纤光栅传感信号通常受到噪声、环境干扰等影响,为了提高信号质量,提出一种FPGA技术下时变光纤光栅传感信号精密细分方法。分析光纤光栅位移测量的原理以及莫尔条纹发生的原因,将其作为莫尔信号细分的依据;采用FPGA技术将硬件和软... 时变光纤光栅传感信号通常受到噪声、环境干扰等影响,为了提高信号质量,提出一种FPGA技术下时变光纤光栅传感信号精密细分方法。分析光纤光栅位移测量的原理以及莫尔条纹发生的原因,将其作为莫尔信号细分的依据;采用FPGA技术将硬件和软件细分方法结合,设计时变光纤光栅传感信号细分电路,在细分电路的基础上引入时空转换细分方法对信号展开细分处理,以提高信号细分精度。实验结果表明,所提方法在不同细分倍数下其细分误差最大值仅为0.58 mm,在噪声环境下其细分误差最低值仅为0.19 mm,说明该方法可高精度地完成时变光纤光栅传感信号细分。 展开更多
关键词 FPGA技术 时变光纤光栅传感信号 时空转换细分方法 信号细分
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基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术的隧道安全综合监测系统研究(下)
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作者 张宇强 王佳龙 +1 位作者 谢恒杲 余涛 《铁道技术监督》 2024年第11期43-46,共4页
为解决传统的隧道变形监测方法存在测量效率低、可视化和自动化程度不高、实时性差等问题,在介绍光纤光栅传感技术原理和混合固态三维激光雷达扫描技术原理的基础上,提出基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术相结合的隧... 为解决传统的隧道变形监测方法存在测量效率低、可视化和自动化程度不高、实时性差等问题,在介绍光纤光栅传感技术原理和混合固态三维激光雷达扫描技术原理的基础上,提出基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术相结合的隧道安全综合监测系统总体结构,分析设备配置和工作原理。以云南省某铁路隧道1个月的实际数据为例,分析隧道安全综合监测系统监测数据,结果表明:由混合固态三维激光雷达扫描仪得到的可视化三维点云数据,能够完整展示隧道全息变形情况;采用布拉格光纤光栅传感器,能够实时动态监测隧道截面位移变化情况。通过以上2种监测方法的“点面结合”,经过综合分析,认为该时间段内该隧道结构安全稳定。研究成果对于提高隧道变形监测的智能化及准确性具有重要参考价值和现实意义。 展开更多
关键词 隧道变形监测 监测系统 光纤光栅传感 混合固态三维激光雷达扫描
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基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术的隧道安全综合监测系统研究(上)
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作者 张宇强 王佳龙 +1 位作者 谢恒杲 余涛 《铁道技术监督》 2024年第10期50-53,63,共5页
为解决传统的隧道变形监测方法存在测量效率低、可视化和自动化程度不高、实时性差等问题,在介绍光纤光栅传感技术原理和混合固态三维激光雷达扫描技术原理的基础上,提出基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术相结合的隧... 为解决传统的隧道变形监测方法存在测量效率低、可视化和自动化程度不高、实时性差等问题,在介绍光纤光栅传感技术原理和混合固态三维激光雷达扫描技术原理的基础上,提出基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术相结合的隧道安全综合监测系统总体结构,分析设备配置和工作原理。以云南省某铁路隧道1个月的实际数据为例,分析隧道安全综合监测系统监测数据,结果表明:由混合固态三维激光雷达扫描仪得到的可视化三维点云数据,能够完整展示隧道全息变形情况;采用布拉格光纤光栅传感器,能够实时动态监测隧道截面位移变化情况。通过以上2种监测方法的“点面结合”,经过综合分析,认为该时间段内该隧道结构安全稳定。研究成果对于提高隧道变形监测的智能化及准确性具有重要参考价值和现实意义。 展开更多
关键词 隧道变形监测 监测系统 光纤光栅传感 混合固态三维激光雷达扫描
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光纤光栅传感解调软件系统 被引量:3
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作者 尹进 黄俊斌 +1 位作者 李文锋 陈定方 《湖北工学院学报》 2003年第2期51-52,共2页
分析了一种实用的新型光纤光栅传感解调软件系统OptSensor.该系统集成了对多种数据采集卡的支持,采用多种处理方法,既可以满足实时采集、实时分析的需要,又有试验数据脱机调试功能,具有较好的实用价值.系统还实现了解调结果可视化输出.
关键词 光纤光栅传感解调软件系统 OptSensor系统 数据采集卡 光纤光栅传感 可视化
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应用于光纤光栅传感中数控解调系统
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作者 王小凤 乔学光 +2 位作者 贾振安 陈长勇 郭小东 《电子测量技术》 2005年第4期46-47,共2页
基于光纤光栅传感技术的调谐滤波原理,提出应用于石油领域中的数字控制解调系统,介绍该系统的基本原理、硬件及接口电路的设计与实现。
关键词 光纤光栅传感 解调 数字信号处理 光纤光栅传感技术 解调系统 应用 数控 滤波原理 数字控制 接口电路
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光纤光栅传感技术在GFRP抗浮锚杆现场拉拔试验中的应用 被引量:23
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作者 白晓宇 张明义 +3 位作者 匡政 王永洪 闫楠 朱磊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3891-3899,共9页
光纤测试技术是将光纤布拉格光栅(FBG)传感器用光纤连成一串,通过构建多点光栅测试系统实现传感,它具有精度高、抗干扰能力强、空间分辨率高和连续数据采集等特点。将光纤光栅传感技术应用到原型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)抗浮锚杆受... 光纤测试技术是将光纤布拉格光栅(FBG)传感器用光纤连成一串,通过构建多点光栅测试系统实现传感,它具有精度高、抗干扰能力强、空间分辨率高和连续数据采集等特点。将光纤光栅传感技术应用到原型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)抗浮锚杆受力测试中,同步测试了锚杆杆体-锚固体界面、锚固体-周围岩土体界面以及锚固体内的应变,实现GFRP抗浮锚杆多界面全长受力测试。测试结果表明,光纤光栅传感技术能准确记录拉拔过程中GFRP抗浮锚杆各界面的应变变化,揭示锚杆杆体-锚固体界面、锚固体内、锚固体-周围岩土体界面的轴向应力和剪应力分别随荷载水平和锚固深度变化的分布规律,但不同界面处荷载的传递深度和剪应力沿深度的影响范围有所差异。该测试技术和传感器埋设工艺有众多优势,在岩土工程科学研究与工程应用领域具有广阔的前景。 展开更多
关键词 地铁 GFRP抗浮锚杆 光纤光栅传感技术 微型FBG应变 锚固体 剪应力
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基于线阵InGaAs光电二极管阵列的光纤光栅传感解调 被引量:19
7
作者 李国玉 刘波 +4 位作者 郭团 张键 袁树忠 开桂云 董孝义 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1591-1594,共4页
采用线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅并结合空分复用和波分复用技术,对光纤光栅传感进行解调.设计了基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅传感解调系统,通过系统测试和性能分析,该解调系统解调带宽42 nm,信噪比30 ... 采用线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅并结合空分复用和波分复用技术,对光纤光栅传感进行解调.设计了基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅传感解调系统,通过系统测试和性能分析,该解调系统解调带宽42 nm,信噪比30 dB,波长偏移测量精确度±15 pm,功率测量精确度为±0 .3 dB.基于线阵InGaAs光电二极管阵列和体相位光栅的光纤光栅解调系统不但尺寸小,功耗低,而且具有较高的解调速度. 展开更多
关键词 光纤光栅传感 InGaAs光电二极管阵列 解调系统
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光纤光栅传感技术在抗滑桩模型实验中的应用 被引量:15
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作者 李世海 魏作安 +1 位作者 张俊红 许利凯 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第3期84-85,88,共3页
光栅传感技术作为一种全新的测试技术,它具有很多优点。在抗滑桩模型实验测试中应用了该项技术。首先,将FBG传感器与电测传感器在抗滑桩上进行标定,得出两者的关系大致为1.143×10-6/nm;然后,将标定好的FBG传感器应用于模型实验测... 光栅传感技术作为一种全新的测试技术,它具有很多优点。在抗滑桩模型实验测试中应用了该项技术。首先,将FBG传感器与电测传感器在抗滑桩上进行标定,得出两者的关系大致为1.143×10-6/nm;然后,将标定好的FBG传感器应用于模型实验测试中。通过实验测试不仅获得了抗滑桩在不同条件下的受力状态,而且,摸索到了光栅传感技术的一些使用经验和需要注意的事项,这些可为类似的测试所借鉴。 展开更多
关键词 光纤光栅传感技术 FBG 抗滑桩 模型实验
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光纤光栅传感技术及其在石油工业中的应用 被引量:19
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作者 郭团 乔学光 +2 位作者 贾振安 孙安 陈长勇 《测试技术学报》 2004年第3期208-213,共6页
 阐述了光纤光栅温度和应变传感的响应机理,对光纤光栅多参量区分测量技术和光纤光栅传感网络复用与解调技术进行了综合评述.结合光纤光栅传感技术的本质突出优势和石油工业特点,讨论了其在油气生产中温度和压力测量、测井技术、地震...  阐述了光纤光栅温度和应变传感的响应机理,对光纤光栅多参量区分测量技术和光纤光栅传感网络复用与解调技术进行了综合评述.结合光纤光栅传感技术的本质突出优势和石油工业特点,讨论了其在油气生产中温度和压力测量、测井技术、地震波检测、长距离石油管道监测等方面的应用. 展开更多
关键词 网络 应变 多参量 复用 压力测量 测量技术 石油管道 光纤光栅传感技术 测井技术 油气生产
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光纤光栅传感系统信号解调新技术研究 被引量:7
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作者 王瑜 乔学光 +3 位作者 傅海威 禹大宽 马超 张晶 《电光与控制》 北大核心 2008年第2期85-89,共5页
信号解调是光纤光栅传感系统实用化所面临的最大难题,其核心问题在于设计高分辨率、低成本的波长检测方案。总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,对常用解调方法进行了分类和归纳。目前报道的主要解调方法是滤波法、干涉法... 信号解调是光纤光栅传感系统实用化所面临的最大难题,其核心问题在于设计高分辨率、低成本的波长检测方案。总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,对常用解调方法进行了分类和归纳。目前报道的主要解调方法是滤波法、干涉法和可调光源扫描法。针对不同的解调方法,重点介绍了它们的工作原理及性能特点,评价了其优缺点,并分别给出了它们的实验原理图。对目前最有应用前景的可调谐F-P滤波法进行了详细的介绍和分析,并加入了对原有方案的改进,用气体吸收池代替原来的参考光栅。 展开更多
关键词 光纤 光纤光栅传感 信号解调 波长编码
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基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测数传系统 被引量:11
11
作者 蒋金洲 吕国辉 +3 位作者 梁晨 徐玉坡 杜香刚 商绍华 《铁道建筑》 北大核心 2015年第1期76-79,共4页
介绍了基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测系统的构成,详细阐述了系统的数据采集、处理和传输方法,包括数据的读取、预处理及无线网络等相关技术方法。针对大流量监测数据实时无线传输的瓶颈问题,提出光纤光栅解调系统数... 介绍了基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测系统的构成,详细阐述了系统的数据采集、处理和传输方法,包括数据的读取、预处理及无线网络等相关技术方法。针对大流量监测数据实时无线传输的瓶颈问题,提出光纤光栅解调系统数据处理和无线传输的方案,可对监测数据自动进行加密、校验和打包,并通过GPRS模块将监测数据推送至远端数据中心。该系统已应用于我国多处高速铁路轨道状态长期监测工点,系统运行状态良好,数据传输系统稳定可靠。 展开更多
关键词 光纤光栅传感 远程监测 无线 LABVIEW
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基于线阵图像传感器的光纤光栅传感解调技术 被引量:4
12
作者 李国玉 高宏伟 +2 位作者 刘波 袁树忠 董孝义 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2418-2420,2424,共4页
对比线阵CCD,CMOS图像传感器和InGaAs图像传感器的原理、特点和性能,提出了基于InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调技术,并设计了基于线阵InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调系统,而且通过计算机控制单独对应力和温度变化进行了测量实... 对比线阵CCD,CMOS图像传感器和InGaAs图像传感器的原理、特点和性能,提出了基于InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调技术,并设计了基于线阵InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调系统,而且通过计算机控制单独对应力和温度变化进行了测量实验,得到了理想的结果.基于线阵InGaAs图像传感器的解调系统不但测量精度和分辨率很高,而且基本上实现了光纤光栅传感的智能化,为光纤光栅传感的工业化奠定了基础,具有很好的应用前景. 展开更多
关键词 INGAAS 图像 光纤光栅传感 解调系统
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数据融合在光纤光栅传感网络中的应用 被引量:3
13
作者 张卫华 童峥嵘 +2 位作者 苗银萍 刘波 董孝义 《南开大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期62-65,共4页
网络化是光纤光栅传感的一个发展方向.在光纤光栅传感网络中,不但产生的大量数据需要实时处理,还需要对数据进行筛选、总结,从而得到被测量更加准确的信息.倾斜光纤光栅是一种特殊的光纤光栅,其透射谱中除了纤芯模之外还有一系列包层模... 网络化是光纤光栅传感的一个发展方向.在光纤光栅传感网络中,不但产生的大量数据需要实时处理,还需要对数据进行筛选、总结,从而得到被测量更加准确的信息.倾斜光纤光栅是一种特殊的光纤光栅,其透射谱中除了纤芯模之外还有一系列包层模,因此可将每一个模式作为一个传感器.以光纤光栅传感网络中的温度测量为研究对象,首次提出利用倾斜光纤光栅的多个模式作为温度测量的多个传感器,采用数据融合的方法得到更加准确的温度信息.这种方法计算简便,编程容易,在实际测量系统中具有很好的应用价值. 展开更多
关键词 数据融合 光纤光栅传感网络 温度 倾斜光纤光栅
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测量液体折射率与浓度的光纤光栅传感器 被引量:5
14
作者 王彦 梁大开 +1 位作者 欧启标 周兵 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第7期24-26,30,共4页
基于长周期光纤光栅的耦合模理论,从简化的三层光纤模型出发,研究了外界环境折射率变化时长周期光纤光栅传输谱的变化,并对氯化钠溶液的浓度和折射率进行了验证。实验结果发现,长周期光纤光栅的谐振波长与氯化钠浓度的变化近似成线性关... 基于长周期光纤光栅的耦合模理论,从简化的三层光纤模型出发,研究了外界环境折射率变化时长周期光纤光栅传输谱的变化,并对氯化钠溶液的浓度和折射率进行了验证。实验结果发现,长周期光纤光栅的谐振波长与氯化钠浓度的变化近似成线性关系,而与折射率成二次曲线关系,这与数值模拟的结果一致。采用长周期光纤光栅测量液体的浓度和折射率的方法结构简单,且传感信号属于波长解调,避免了光强波动及光纤损耗的影响,整个传感系统全光纤化,能够实现对环境介质的在线、实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。 展开更多
关键词 光纤光栅传感 折射率 长周期光纤光栅 浓度
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光纤光栅传感技术在PHC管桩中不同埋设工艺试验研究 被引量:4
15
作者 王永洪 张明义 +1 位作者 张春巍 白晓宇 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期445-450,共6页
通过在同一现场针对光纤光栅传感技术在预应力高强混凝土管桩(PHC桩)测试中的应用,采用桩身表面开槽和桩身内植入的两种不同埋设工艺,进行了PHC管桩的贯入对比试验,比较了两种埋设工艺的桩身应力分布情况、桩端阻力的异同,试验研究发现... 通过在同一现场针对光纤光栅传感技术在预应力高强混凝土管桩(PHC桩)测试中的应用,采用桩身表面开槽和桩身内植入的两种不同埋设工艺,进行了PHC管桩的贯入对比试验,比较了两种埋设工艺的桩身应力分布情况、桩端阻力的异同,试验研究发现:两种埋设工艺桩身轴力都随贯入深度增加而减小,桩身轴力传递速度相近,都具有相近的斜率,采用桩身内植入埋设工艺小于采用桩身表面开槽埋设工艺桩端阻力测试数据,但两者的相差幅度较小。PHC管桩桩身植入的埋设工艺光纤光栅传感器存活率较高,数据可靠,可以应用在PHC管桩的应力测试中。 展开更多
关键词 光纤光栅传感技术 PHC管桩 开槽 植入 桩身应力
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光纤光栅传感技术在重大工程结构诊断与监测中的应用 被引量:7
16
作者 信思金 梁磊 左军 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2005年第3期52-55,共4页
光纤光栅传感技术具有传统传感器无可比拟的优势,重大工程结构的健康诊断与监测是跨学科的前沿研究领域。介绍了光纤光栅传感技术用于重大工程结构的原理、国内外研究以及在重大工程中应用的概况,阐述了基于光纤光栅传感技术和应变模态... 光纤光栅传感技术具有传统传感器无可比拟的优势,重大工程结构的健康诊断与监测是跨学科的前沿研究领域。介绍了光纤光栅传感技术用于重大工程结构的原理、国内外研究以及在重大工程中应用的概况,阐述了基于光纤光栅传感技术和应变模态理论的损伤自诊断智能结构系统的基本构成、原理,并指出近期应当加强光纤光栅传感技术的结构诊断、动态解调、工业化批量生产及其埋设等方面研究工作。 展开更多
关键词 光纤光栅传感技术 结构诊断 重大工程 应用 监测 智能结构系统 工程结构 损伤自诊断 研究领域 健康诊断 基本构成 模态理论 研究工作 批量生产 跨学科 国内外 工业化 原理
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一种高精度大容量可扩展光纤光栅传感解调方法 被引量:6
17
作者 杨军 魏帅 +3 位作者 王航 阳华 岳耀笠 程犁清 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2013年第11期39-41,共3页
介绍了几种典型解调方法的特点,提出了一种高精度、大容量、可扩展的光纤光栅传感解调方法。该方法用扫描激光器作为光源提高信噪比,用FPGA电路进行并行采集实现大容量,用F-P标准具提供实时波长校准,适用于各种大型结构体长期实时健康... 介绍了几种典型解调方法的特点,提出了一种高精度、大容量、可扩展的光纤光栅传感解调方法。该方法用扫描激光器作为光源提高信噪比,用FPGA电路进行并行采集实现大容量,用F-P标准具提供实时波长校准,适用于各种大型结构体长期实时健康安全监测。 展开更多
关键词 光纤光栅传感 波长解调 实时波长校准
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基于预应变的光纤光栅传感头应变传感特性的研究 被引量:2
18
作者 张颖 开桂云 +3 位作者 关柏鸥 冯德军 刘志国 董孝义 《南开大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期76-78,87,共4页
报道了采用预应变方法制作的一种结构简便而新颖的光纤光栅传感探头的应变响应特性 .该方法能使一根光纤光栅产生两个以上的反射峰 ,因此能解决温度和应变测量时存在的交叉敏感问题 .在测量范围内 ,应变和温度响应曲线具有良好的线性 .... 报道了采用预应变方法制作的一种结构简便而新颖的光纤光栅传感探头的应变响应特性 .该方法能使一根光纤光栅产生两个以上的反射峰 ,因此能解决温度和应变测量时存在的交叉敏感问题 .在测量范围内 ,应变和温度响应曲线具有良好的线性 .光纤光栅的预应变部分和裸光纤部分的应变响应灵敏度分别为 0和 7×10 -4 nm/ με;温度响应灵敏度分别为 5 .32× 10 -2 nm/℃和 1.0 7× 10 -2 nm/℃ . 展开更多
关键词 光纤光栅传感 预应变 应变 交叉敏 温度测量 应变测量
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时分复用光纤光栅传感系统的高速采集技术研究 被引量:3
19
作者 巩鑫 华灯鑫 +2 位作者 李仕春 辛文辉 胡辽林 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第3期293-298,共6页
以时分复用的低反射光纤Bragg光栅传感系统的高速解调系统为应用对象,研究了以电压比较器型峰值保持电路为核心的多点应变传感的高速采集系统。设计了脉宽低于5ns信号的电压比较器型峰值保持电路,以阻抗匹配原理优化电路参数及输出阻抗... 以时分复用的低反射光纤Bragg光栅传感系统的高速解调系统为应用对象,研究了以电压比较器型峰值保持电路为核心的多点应变传感的高速采集系统。设计了脉宽低于5ns信号的电压比较器型峰值保持电路,以阻抗匹配原理优化电路参数及输出阻抗,并结合宽带匹配放大电路,实现传感信号的高速采集系统。为验证高速采集系统有效性,开展了悬臂梁的光纤Bragg光栅应变传感实验,测试了传感系统应变与负载的非线性关系。实验结果表明,峰值保持电路响应信号上升迅速且平滑,稳定时间约为15ns,线性相关度为0.999 2,线性度优于2%,悬臂梁的光纤Bragg光栅应变传感系统的误差为4%。 展开更多
关键词 光纤光栅传感 时分复用技术 数据采集技术 高速峰值保持
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基于光纤光栅传感技术的顶板离层仪研发及应用 被引量:4
20
作者 李毅 王帅 柴敬 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第4期96-99,共4页
为了及时准确地发现顶板离层信息,并采取相应的措施预防巷道冒顶,必须对顶板离层量进行实时监测,根据光纤光栅传感原理研制了新型光纤光栅顶板离层仪,并在实验室对该顶板离层仪进行标定试验。试验与理论及应用分析结果表明:该光纤光栅... 为了及时准确地发现顶板离层信息,并采取相应的措施预防巷道冒顶,必须对顶板离层量进行实时监测,根据光纤光栅传感原理研制了新型光纤光栅顶板离层仪,并在实验室对该顶板离层仪进行标定试验。试验与理论及应用分析结果表明:该光纤光栅顶板离层仪组成的全光纤顶板离层在线监测系统,具有测量精度高、长期稳定性好、信号传输距离远以及本质安全等优点,给顶板离层的长期在线监测提供了一种行之有效的手段。 展开更多
关键词 光纤光栅传感技术 顶板离层仪 本质安全 在线监测
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