为了适应矿井、大坝对渗压监测的需要, 提出一种活塞和菱形传压结构相结合的光纤布喇格光栅渗压传感器, 活塞把测试压力传递到菱形传压结构, 菱形传压结构拉动其上下对称连接的弹性钢片, 导致粘贴在弹性钢片上的光纤布喇格光栅中心波长产生变化.利用有限元方法在500 kPa的测试环境中对顶角分别为90°、110°、130°、150°情况下菱形传压结构的应力特性进行分析, 根据仿真参量研制了渗压传感器, 并对该传感器进行了压力标定试验和温度补偿试验.实验结果表明: 传感器对渗压的灵敏度为2.04 nm/MPa, 拟合度为0.997, 重复性为0.9%, 两个测压光栅温度灵敏度分别为0.023 33 nm/℃、0.021 68 nm/℃, 温补光栅为0.009 916 nm/℃.

以压力表盘图像为对象, 通过一种改进的Otsu阈值分割算法, 在离差平方和约束条件基础上区分整体阈值,确定适应度函数,以选取最佳阈值, 可避免因单一法排除边缘和噪声区域而遗漏部分目标和背景像素; Hough变换通过直线提取法确定指针与圆提取法定圆取圆心相结合, 依据表盘指针经圆心原理较准确定位指针位置, 保证了表盘指针识别和数值读取精确度。实验结果表明该智能遥视系统能够实时监测SF6断路器表盘气压值, 给出的改进Otsu阈值分割算法能较准确分割目标区域, 基于角度识别指针数值方法读取误差保持在3%范围内。

实现光纤Bragg光栅拉力传感器的静态测试和性能分析, 设计了一种量程为10 kN的拉力传感器标定装置对其进行校准实验。通过对光纤光栅解调仪的中心波长和拉力机产生的拉力值进行最小二乘法拟合, 求出静态标定系数, 并分析拉力传感器标定装置的不确定度。实验结果表明, 光纤传感器的灵敏度为0.161nm/kN, 线性度为1.796%FS, 二阶拟合曲线的重复性误差为1.337%FS, 标定装置的不确定度为0.029 kN。

变压器绕组热点温度的在线实时监测对变压器的安全运行和工作寿命具有重要意义。通过ANSYS有限元分析, 仿真得到绕组的热点位置和温升范围。将一种以聚四氟乙烯材料作底板的FBG传感器通过匝间的垫片安装于绕组的热点位置, 通过光栅窄带滤波反射后, 解调拟合出光波长, 通过数学模型计算得到热点温度。采集数据显示, 测得的绕组热点温度为143.2℃, 通过与仿真结果333.4K对比, 能够及时在线地反映出绕组的热点温度, 可为变压器的安全运行提供重要的参考数据。

以光纤Bragg光栅位移传感器对淮北朱仙庄煤矿顶板离层监测为实际数据依据, 选择最佳的典型函数模型对顶板离层进行非线性回归分析, 得出能够反映位移发展趋势的回归曲线。监测结果与回归拟合数据表明: 非线性回归分析预测方法不仅可以反映煤矿顶板离层实时变化过程, 还能根据其变化趋势进行巷道稳定性判断。