作者单位
摘要
河海大学力学与材料学院,江苏 南京 211100
当前基于视场分离技术的光学引伸计只能提高单个方向的应变测量精度,而在与之垂直方向上的测量精度不够高,即无法同时实现双向高精度应变测量,限制了其应用范围。因此,提出了一种双向视场分离技术,该技术由4个相同斜方棱镜旋转而成,并与远心镜头结合,设计了一种双向高精度光学引伸计。开展了不锈钢试样的循环加载实验来验证上述光学引伸计相较于普通光学引伸计的优越性。此外,还进行了不锈钢试件的4次单轴拉伸实验,该双向光学引伸计与电测法所测得的弹性模量和泊松比的最大误差分别为0.62%和2.86%,4次平均误差分别为0.41%和1.38%,表明该光学引伸计具有很高的应变测量精度。
光学引伸计 双向视场分离 数字图像相关 应变测量精度 弹性模量 泊松比 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1512003
作者单位
摘要
浙江大学 信息与电子工程学院, 浙江省先进微纳电子器件与智能系统重点实验室, 浙江 杭州310027
声表面波(SAW)器件广泛应用于极端环境传感, 硅酸镓镧(LGS)是常用高温压电晶体, 但高温下应变胶因结合力导致应变传递效果不佳。该文研究了高温环境下应变传感的过渡层薄膜技术, 提出了一种新的过渡层薄膜解决方案及其工艺技术, 可实现高温应变胶水传递应变更稳定的效果。结果表明, 采用溅射Al再氧化可显著提升LGS与高温胶的结合力, 从而实现很好的应变传递, 使用这种过渡层实现了500 ℃下超大量程(1 000 με)测量。
高温应用 高温应变测量 应变传递 压电晶体 声表面波(SAW) high temperature applications high temperature strain measurement strain transfer piezoelectric crystals surface acoustic waves(SAW) 
压电与声光
2022, 44(6): 851
Author Affiliations
Abstract
1 Photonics Research Centre, University of Malaya, Kuala Lumpur 50603, Malaysia
2 Department of Physics, Faculty of Science, University of Malaya, Kuala Lumpur 50603, Malaysia
3 Optoelectronics Research Centre, University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK
4 School of Mathematics, Computer Science and Engineering, City University of London, London EC1V 0HB, UK
A new and easy-to-fabricate strain sensor has been developed, based on fiber Bragg grating (FBG) technology embedded into a thermoplastic polyurethane filament using a 3-dimensional (3D) printer. Taking advantage of the flexibility and elastic properties of the thermoplastic polyurethane material, the embedding of the FBG provides durable protection with enhanced flexibility and sensitivity, as compared to the use of a bare FBG. Results of an evaluation of its performance have shown that the FBG sensors embedded in this way can be applied effectively in the measurement of strain, with an average wavelength responsivity of 0.013 5 nm/cm of displacement for tensile strain and –0.014 2 nm/cm for compressive strain, both showing a linearity value of up to 99%. Furthermore, such an embedded FBG-based strain sensor has a sensitivity of ~1.74 times greater than that of a bare FBG used for strain measurement and is well protected and suitable for in-the-field use. It is also observed that the thermoplastic polyurethane based (TPU-based) FBG strain sensor carries a sensitivity value of ~2.05 times higher than that of the polylactic acid based (PLA-based) FBG strain sensor proving that TPU material can be made as the material of choice as a “sensing” pad for the FBG.
Fiber-optic sensors fiber Bragg grating 3D printing technology multiple-point strain measurement 
Photonic Sensors
2022, 12(3): 220302
作者单位
摘要
西北大学 物理学院,西安 710069
高温应变传感器在航空航天、石油勘探、工业冶炼等领域有巨大的潜在需求。传统的电学类传感器受限于其电学原理和材料特性,无法长时间在高温、高压、强电磁干扰、化学腐蚀等恶劣环境下保持精确测量。基于此,国内外研究团队对光纤高温应变传感器进行了大量研究,在提升传感器的耐温性能和提高传感器的应变灵敏度等方面取得了一系列成果。本文综述了基于光纤布拉格光栅型、光纤干涉型高温应变传感器的传感机理、实验方法及封装应用的研究现状,总结了不同传感机理对温度、应变的响应特性,重点介绍了光纤高温应变传感器的最新进展,并对光纤高温应变传感器的未来发展方向进行了展望。
光纤传感器 高温应变 光纤布拉格光栅 法布里-珀罗干涉仪 马赫-曾德尔干涉仪 温度和应变测量 Fiber optic sensor High temperature strain Fiber Bragg grating Fabry-Perot interferometer Mach-Zehnder interferometer Temperature and strain measurement 
光子学报
2022, 51(10): 1006002
作者单位
摘要
苏州热工研究院有限公司, 江苏 苏州 215004
针对光纤光栅应变计无法同时准确测量结构表面多个方向应变的问题, 该文设计了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)的三向应变计。三向应变计采用圆环状基底结构, 并在基底上封装了3根互成角度的FBG, 适用于结构表面3个方向应变的同步测量。对封装后的应变计进行性能测试, 并进行了同电阻应变片的对比实验。结果表明, 应变计具有良好的线性, 最大迟滞误差为6.1%, 应变灵敏度在0°和90°方向分别提高约2.3倍和1.4倍。随着载荷的增加, 应变计的测量误差逐渐减小, 载荷大于1.5 kg后测量误差控制在±5%。
光纤布喇格光栅 三向应变计 应变测量 等强度梁 fiber Bragg grating(FBG) three-way strain gauge strain measurement equal strength beam 
压电与声光
2021, 43(6): 761
作者单位
摘要
南京大学 智能光传感与调控技术教育部重点实验室,南京 210023
为了获取一个档距内更精细的覆冰厚度分布,针对紧套型光纤复合架空地线(OPGW),提出了一种基于布里渊光时域反射计分布式应变传感能力的覆冰监测技术,并通过实验进行了验证。测量得到OPGW的应变分布,通过力学分析将应变分布转换为重量分布,进而换算得到具体的覆冰厚度分布。在悬空光缆的模拟实验中,针对均匀负重5 kg和2.5 kg的实验结果误差分别为2.27%和15.77%,验证了此方法的有效性。误差分析表明在实际中OPGW具有更长跨距的情况下,采用较大的空间分辨率可以提高应变测量精度,改善本方法对覆冰分布的测量效果。
光纤复合架空地线 覆冰监测 分布式光纤传感 布里渊光时域反射计 应变测量 Optical fiber composite overhead ground wire Ice monitoring Distributed optical fiber sensing Brillouin optical time domain reflectometer Strain measurement 
光子学报
2021, 50(11): 1106001
作者单位
摘要
河海大学力学与材料学院,江苏 南京 211100
针对现有视场分离技术在实现过程中存在的复杂调节问题,提出了一种基于双斜方棱镜成像的视场分离方法,并形成一种高精度光学引伸计。该方法在简化调节步骤的同时,能够将引伸计的标距提高数倍,并与远心镜头结合,减少离面位移对二维数字图像相关(2D-DIC)的影响。分别开展了单轴拉伸实验和连续加载-卸载实验来验证该方法的可行性和准确性。实验结果表明:该方法得出的应变与电测法结果非常吻合,应变均方根误差均不超过3 με。因此所提出的基于双斜方棱镜的视场分离式光学引伸计是一种易于安装集成的高精度应变测量技术。
测量 应变测量精度 数字图像相关 光学引伸计 斜方棱镜 远心镜头 
激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2312002
作者单位
摘要
1 南京大学 智能光传感与调控技术教育部重点实验室,南京20023
2 江苏省交通工程建设局,南京10004
3 江苏东南工程咨询有限公司,南京210000
4 中交第一公路二工程有限公司,南京210000
分布式布里渊光纤传感技术在边坡监测领域中有极大的应用潜力。坡体局部产生的大应变往往会超过光纤的承受能力导致光纤断裂,并且由于系统空间分辨率的限制,难以获得一个准确的测量结果。为适应边坡监测,开发了用于分布式布里渊光纤传感的光纤传感结构,通过管子和滑轮构成具有保护作用的往返式结构,在短距离上增加了传感光纤的长度,不仅扩展了光缆对局部变形的耐受度,同时也提高了应变监测准确度。设计对比校准实验,验证了其在空间分辨率为1 m时的性能,并在人工浅层边坡上进行现场监测实验,验证了其对滑坡监测的有效性。此外,由于光缆在改良装置的保护下不与外界接触,光缆的存活率显著提高。
光纤传感器 布里渊光时域反射仪 边坡监测 应变测量 位移 光时域反射 Optical fiber sensor Brillouin optical time domain reflectometer Slope monitoring Strain measurement Displacement Optical time domain reflectometry 
光子学报
2021, 50(9): 0906005
作者单位
摘要
1 新疆大学 机械工程学院,新疆乌鲁木齐830046
2 西安交通大学 机械工程学院 机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安710049
针对电弧焊接下钢板焊缝区小幅面测量时的环境光干扰、散斑脱落等问题,本文提出了一种基于窄通滤波、改进的数字图像相关法和高斯低通滤波技术等原理的非接触式变形测量方法。此方法用数字图像光学测量方法解决了接触式测量设备不耐高温的弊端;用哑光灰色高温胶、黑色高温漆配合制成有效的耐高温散斑。为减小环境光的干扰,在硬件方面安装可滤黄光的窄通滤波片;在算法方面,在数字图像相关法匹配公式中引入两个光补偿系数;结合高斯低通滤波技术对强光区域进行高频去噪,通过增量插值测试得到最佳的滤波截止频率,并对滤波后的图像进行定位移对比实验,验证了高斯低通滤波能有效提高数字图像相关法的匹配精度。本文所提测量方法通过两组实验进行对比,首先与普通处理的实验测量结果对比,匹配过程稳定且云图质量较好。其次与已验证过精度的大幅面实验结果对比,所选两点的测量精度最低为1%,具有较高的匹配精度。最终测出焊缝中心线的最大位移为1.23 mm。从对比实验结果可知:本文测量方法能够有效对小幅面高温焊缝图像进行测量与匹配分析,且理论上精度更高。
数字图像相关法 高温散斑制备 小幅面焊缝应变测量 高斯低通滤波 匹配精度 digital image correlation high-temperature speckle preparation small-format weld seam strain measurement Gaussian low-pass filter matching accuracy 
光学 精密工程
2021, 29(4): 802
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室,北京 100192
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室,北京 100016
为提高浮空器气囊蒙皮形变光纤布拉格光栅监测的应变传递效率,研究了柔性复合蒙皮光纤光栅应变传递特性。针对柔性复合蒙皮材料结构特征,建立了“光纤光栅—粘贴层—蒙皮结构”三层应变传递模型,推导出应变传递变化函数,通过解析方法和有限元方法对光纤光栅传感器各点应变传递率进行了计算,并分析了粘贴层及蒙皮结构相关参数对应变传递率的影响,得出表面粘贴式光纤光栅传感结构最佳封装参数。研究结果表明,对于传感器中部的应变传递效率,解析和数值方法计算误差小于5%,当粘贴层弹性模量为0.5 GPa、粘贴长度为40 mm、粘贴宽度为6 mm、上下粘贴层厚度分别为0.2 mm和0.1 mm时,光纤光栅应变传递模型封装参数优化后的应变传递率可达97.04%,可满足浮空器气囊形变监测的灵敏度要求。
浮空器 柔性复合蒙皮 光纤光栅 表贴式传感器 应变测量 应变传递 aerostat flexible composite skin FBG surface bonded sensor strain measurement strain transfer 
红外与激光工程
2021, 50(5): 20200315

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!