光纤布拉格光栅在光纤传感领域中的典型应用按测量种类分类

光纤布拉格光栅在光纤传感领域中的典型应用
1.按丈量种类分类
1)单参量丈量
光纤光栅的单参数丈量主假如指对温度,应变,浓度,折射率,磁场,电场,电流,电压,
速度,加快度等单个参量分别进行丈量。用一宽带发光二极管作为系统光源,利用光谱剖析仪进行布拉格波长漂移检测,这是光纤光栅作为传感觉用的最典型构造。
2)双参量丈量
光纤光栅除对应力,应变敏感不测,对温度变化也有相当的敏感性,这意味着在使用中不行
防止地会碰到双参量的互相扰乱。为认识决这一问题,人们提出了很多采纳多波长光纤光栅
金属防护罩进行温度,应变双参量同时检测的实验方案。在工程构造中,因为各样要素互相影响,交错敏感,所以这类多参数丈量技术特别重要。当前多参数传感技术中,研究最多的是温度—应
变的同时丈量技术,也有人进行了温度—曲折,温度—折射率,温度—位移等双参数丈量以及
温度—应变—振动—负载的多参数丈量。
3)散布式多点丈量
将光纤光栅用于光纤传感的另一长处是便于构成准散布式传感网络,能够在大范围内对多点
同时进行丈量。典型的鉴于光纤光栅的准散布传感网络,能够看出其要点在于怎样实现多光
栅反射信号的检测。固然方法各异,但均解决了散布丈量的核心问题,为适用化研究确立了
基础。
2 按应用领域分类
1)在土木匠程中的应用
土木匠程中的构造健康检测是光纤光栅传感器应用中最活跃的领域。关于桥梁,地道,矿井,大坝,建筑物等来说,经过丈量上述构造的应变散布,能够预知构造内
的局部载荷状态,方便进行保护和状况监测。光纤光栅传感器既能够贴在现存构造的表面,
也能够在浇筑时埋入构造中对构造进行及时丈量,监督构造缺点的形成和生长。并且,多个光纤光栅传感器能够串接成一个网络对构造进行散布是检测,传感信号能够传输很长距离送到中心监控室进行遥测。导电银胶
2)在航空航天及船舶中的应用
加强碳纤维复合资料抗疲惫,抗腐化性能较好,质量轻,能够减少船体或航天器的重量,已经愈
来愈多地被用于制造航空航海工具。在复合资料构造的制造过程中埋放光纤光栅传感器,可实现
飞翔器或船舰运转过程中机载传感系统的及时健康检测和损害探测。
一架飞翔器为了监测压力,温度,振动,起落驾驶状态,超声波场和加快度状况,所需
要的传感器超出 100 个,美国国家航空和宇宙航行局对光纤光栅传感器的应用特别重视,他们在航天飞机上安装了丈量应变和温度的光纤光栅传感网络,对航天飞机进行及时健康检测。
为全面权衡船体的状况,需要认识其不一样部位的变形力矩,剪切压力,甲板所受的冲混凝土模板
击力,一般船体大概需要 100 个以上的传感器,所以复用能力极强的光纤光栅传感器最合适于
船体检测。
3)石油化工中的应用
石油化工业属于易燃易爆的领域,电类传感器用于诸如油气罐,油气井,油气管等地方的
丈量拥有不安全的要素。光纤光栅传感器因其实质安全性特别合适在石油化工领域里应
用。美国 CiDRA 企业发展了鉴于光纤光栅的监测温度,压力和流量等热工参量的传感技
术,并将其应用于石油和天然气工业的钻井监测,以及大海石油平台的构造检测。
光纤光栅四周化学物质浓度的变化经过渐逝场影响光栅的共振波长。利用该原理,可经过对FBG 进行特别办理或直接用LPG 制成各样化学物质的光纤光栅传感器。光纤光栅传感器可直接丈量很多化学成分的浓度,包含蔗糖,乙醇,十六烷,CaCL2,NaCL 等。此外,利用特定的聚合物封装光纤光栅,当聚合物碰到碳氢化合物时膨胀而使光纤
体外碎石机产生应变,经过监督光栅共振波长的漂移便可知道光纤光栅的石油泄露状况。
4)电力工业中的应用
电力工业中的设备大多数处在强电磁场中(如高压开关的在线监测,高压变压器绕组,
发电机定子等地方的温度和位移等参数的及时丈量),一般电类传感器没法使用,而光纤光栅传感器在高电压和大电流中拥有高绝缘性和强抗电磁扰乱的能力,所以合适在电力行业的应用。用惯例电流变换器,压电元件和光纤光栅构成的综合系统对大电流进行间接丈量。电流变换器将电流变换成电压,电压变化是压电元件形变,形变大小有光纤光栅传感器丈量。封装与磁致伸缩资料的光纤光栅可丈量磁场和电流,可用于检测电机和绝缘体质之间的凌乱磁场通量,
5)医学中的应用
光纤光栅传感器能够经过最小限度的损害方式对人体组织功能进行内部丈量,足以防止对正常医疗过程的扰乱,光纤光栅阵列温度传感器可用于丈量超声波,温度和压力场,
研究病变组织的超声和热性质,或遥测核磁共振机中的实质温度。用定向稀释导流管方
法,采纳光纤光栅传感器可对心脏的功能进行丈量。用光纤光栅能够丈量超声场,监督
病人呼吸状况等。
6)核工业中的应用
核工业是个高辐射地方,核泄露对人类是一个极大的威迫,所以关于核电站的安全监测特别重要。因为光纤光栅传感器拥有耐辐射的能力,能够堆核电站的反响堆建筑或外
壳构造进行变形监测,蒸汽管道的应变传感以及地下核废料堆中的应变和温度等。
7)水利电力
应用于大坝,边坡,厂房,引水发电系统以及其余水工建筑物的安全监测。
用于输水管线,渠道,地道,渡槽,泵站等构造建筑的安全运转监测。
管道渗漏定性监测。
8)电力工程
高压输电塔架以及线路的安全监测
电力变压器温度监测
电力工程构造安全监测
9)公路及桥梁健康监测
应用于各样公路,铁路桥梁,跨海大桥等施工期及运转期动向安全健康监测
桥梁以及构造挠度动向监测
应用于公路路基,路肩,边坡等安全监测
公路地道的安全监测
10)石油化工领域的应用
应用于油田油井的温度压力动向监测,提升油井产量,应用于远距离输油,输气管道的监测,应用于各样储油罐的温度,应变,液面高度监测。
应用于各样化工产品反响器,储藏容器,运输容器,库房等的安全监测。
11)铁路安全监测低温导电银胶
应用于铁路铁轨应力应改动向监测;路基沉降,倾斜,压力监测。铁路地道的安全
监测,电器化铁路输电塔架及线路的安全监测。
12)地铁的安全监测
地铁地道系统的沉降,应力,应变,变形,收敛等安全指标的动向监测;路面
及路上建筑构造的沉降,倾斜及有关指标的监测,地铁铁轨应力应改动向监测。
13)矿山冶金安全监测
黑及有金属矿山矿井,支护以及施区安全监测,冶金冶炼设备的温度以及应力监测,煤炭矿井,支护等机构安全监测;超深矿井温度压力以及构造安全监测。
14)消防预警
石油化工产品储藏容器消防预警系统
动静压主轴交通运输地道消防预警系统
电力传输线路以及高压开关柜消防预警系统
15)古建筑安全监测
古建筑构造以及安全性动向监测;古建筑地基以及周边地点变形监测,古建筑地下水位以及地下地质变化监测,地震对古建筑影响动向监测。
16)国防工业
各样航空航天器要点零件的温度,应力,应变及变形的动向监测;各样舰船,
潜艇以及专用航海器械要点部位的温度,应力,应变及变形监测,弹药库等危险品储藏
场合的安全监测;各样特种国防设备及用具的动向安全监测。
17)其余行业的应用
大海工程;通信工程;机场;港口以及民用设备安全系统。
城市市政建设等领域
翻车机等大型旋起械设备动向安全监测,动向称重系统。

本文发布于:2024-09-22 20:30:15,感谢您对本站的认可!

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