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机场刚性道面埋入式FBG应变计感知有效性与非协同变形研究
1
作者 黄琴龙 刘佛 +3 位作者 袁捷 张健 张高望 张红见 《交通与运输》 2026年第2期47-54,共8页
为研究机场刚性道面结构应变感知的准确性,开展埋入式FBG应变计感知有效性与非协同变形研究。制备内置FBG应变计小梁试件,基于四点弯曲试验在静载与动载下开展力学测试,分析重复加载、动态加载和准确性3个维度的感知有效性,分析加载模... 为研究机场刚性道面结构应变感知的准确性,开展埋入式FBG应变计感知有效性与非协同变形研究。制备内置FBG应变计小梁试件,基于四点弯曲试验在静载与动载下开展力学测试,分析重复加载、动态加载和准确性3个维度的感知有效性,分析加载模式、频率、基体模量及传感器参数对非协同变形的影响。结果表明:埋入式FBG应变计在多种工况下均能有效感知变形;相同荷载下,拉应变的平均绝对误差大于压应变;低频动载可减弱静载保持中的累积滑移,使非协同变形程度减小;随着动载频率升高、感知滞后与幅值衰减增强,非协同变形加剧;FBG应变计与混凝土模量越接近、尺寸越小,变形协同性越好。 展开更多
关键词 机场刚性道面 埋入式fbg应变计 感知有效性 非协同变形
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基于FBG的长距离隧洞自动化监测
2
作者 谢穆武 庞智勇 +3 位作者 黄跃群 李正良 张振 刘耀儒 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2026年第1期234-248,共15页
【目的】长距离隧洞工程在现代基础设施建设中占据重要地位,开展隧洞监测对确保其安全性和可靠性至关重要。传统电测方法因供电、数据采集和远距离传输等问题,在长距离隧洞监测中面临挑战。为解决长距离隧洞监测数据传输的难题,【方法... 【目的】长距离隧洞工程在现代基础设施建设中占据重要地位,开展隧洞监测对确保其安全性和可靠性至关重要。传统电测方法因供电、数据采集和远距离传输等问题,在长距离隧洞监测中面临挑战。为解决长距离隧洞监测数据传输的难题,【方法】提出了一套基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的长距离隧洞多源数据自动化监测与传输方案。该方案构建了包含感知层、传输层和应用层的集成化监测系统架构,利用5 G网络技术和云平台实现了变形、渗压及锚杆应力等数据的自动化传输、存储、统计和分析,达到了高效的数据处理和实时监测的目的。将所提方案应用于中国湖南某隧洞工程,完成了长度超过20 km隧洞的连续监测,验证了FBG技术在长距离数据传输方面的稳定性和可行性。【结果】监测结果显示:光纤监测数据与电测数据在各监测阶段的均值相近,二者在位移、渗压和锚杆应力监测方面的最小相对误差分别为0.46%、3.23%和2.37%。【结论】4个多月的监测结果表明,光纤传感技术能够稳定获取并传输大量满足精度要求的监测数据。此外,两者监测数据量值接近,变化规律一致,表明光纤监测结果具有较好可靠性。所提FBG感测技术方案为长距离隧洞的安全监测提供了一种可行的新思路。 展开更多
关键词 fbg 隧洞监测 数据长距离传输 多源数据 自动化监测 变形 长距离隧道
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基于FBG-3D打印的加强肋土工格栅拉拔试验
3
作者 陈智富 张孟喜 +1 位作者 戴治恒 陈昌茂 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期116-129,共14页
基于3D打印技术和光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)制备了一种加强肋中内嵌FBG压力传感区的加强肋土工格栅,通过试验验证了压力传感区在土中工作的可靠性.通过室内拉拔试验研究了加强肋格栅在不同加强肋高度、间距和数量下的... 基于3D打印技术和光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)制备了一种加强肋中内嵌FBG压力传感区的加强肋土工格栅,通过试验验证了压力传感区在土中工作的可靠性.通过室内拉拔试验研究了加强肋格栅在不同加强肋高度、间距和数量下的拉拔界面特性,以及拉拔过程中加强肋侧压力的变化规律,基于刺入剪切破坏理论提出加强肋被动侧压力理论计算公式.结果表明,加强肋可以有效提高土工格栅的抗拉拔特性,土工格栅的极限拉拔力随着加强肋高度和数量的增加而增大,而加强肋间距过小会使极限拉拔力减小;加强肋被动侧压力先随拉拔位移的增加而逐渐增大,达到峰值后趋于稳定,加强肋主动侧压力则先下降后趋于稳定,纵肋上加强肋被动侧压力略小于网格上加强肋;在多加强肋情况下,拉拔方向后侧加强肋被动侧压力会减小,加强肋间距越小,被动侧压力减小幅度越大;加强肋被动侧压力理论计算结果与试验结果基本吻合.所得结果验证了将FBG传感器嵌入土工格栅加强肋监测侧压力的可行性,深化了加强肋土工格栅与填土间相互作用的机制理论. 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating fbg) 3D打印 加强肋土工格栅 拉拔试验 拉拔界面特性 加强肋侧压力
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基于FBG传感网络的煤矿井下钻孔内瓦斯浓度监测方法研究
4
作者 范恒彪 李晓 《石油和化工设备》 2026年第3期72-75,共4页
利用NEC的高性能MCU-78F0511获取每一根光纤感测器的数据,引进FBG传感网络,进行瓦斯浓度吸收强度的计算;利用计算结果,以CH4气体的特性为基础,构建基于特征的融合器,设计基于DS证据理论的多源信息簇融合方法;引进波长调制技术,利用融合... 利用NEC的高性能MCU-78F0511获取每一根光纤感测器的数据,引进FBG传感网络,进行瓦斯浓度吸收强度的计算;利用计算结果,以CH4气体的特性为基础,构建基于特征的融合器,设计基于DS证据理论的多源信息簇融合方法;引进波长调制技术,利用融合后的信息,进行煤矿井下钻孔内瓦斯浓度的监测。对比实验结果表明,设计的方法在应用后,不仅能实现煤矿井下钻孔内瓦斯浓度的精准监测,还能在提高监测结果稳定性的基础上,降低监测数据传输损耗。 展开更多
关键词 fbg传感网络 多源信息簇融合 监测方法 瓦斯浓度 井下钻孔 煤矿
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基于GMM-FBG的电流互感器优化设计
5
作者 邸志刚 陈志鹏 +1 位作者 贾春荣 张聪哲 《现代电子技术》 北大核心 2026年第6期1-6,14,共7页
GMM-FBG电流互感器具有精度高、体积小、不易磁饱和等优点,近年来受到广泛关注。该互感器的测量本质是磁场-应变-光学的多物理量耦合传递测量过程,因此传感磁路的设计直接影响其测量精度。基于此,提出一种基于传感磁路均匀磁场分布的GMM... GMM-FBG电流互感器具有精度高、体积小、不易磁饱和等优点,近年来受到广泛关注。该互感器的测量本质是磁场-应变-光学的多物理量耦合传递测量过程,因此传感磁路的设计直接影响其测量精度。基于此,提出一种基于传感磁路均匀磁场分布的GMM-FBG电流互感器方案,通过对驱动线圈、偏置磁场和导磁回路等传感磁路组件进行设计,并以驱动线圈内部轴向磁场强度均匀度为评价标准对磁路结构参数优化,获得轴向磁场强度均匀度达96.03%的传感磁路。同时,对0~6 A的工频电流进行测量,结果表明,所设计的GMM-FBG电流互感器的测量误差为0.163%,满足电流互感器国标0.2级精度要求。所提方案实现了对工频小电流的精确测量,能够有效提高测量精度,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 GMM-fbg 电流互感器 磁场均匀度 驱动线圈 传感磁路 有限元法 工频电流
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基于FBG锚杆传感器的浅埋回采巷道锚杆轴力监测研究
6
作者 左文录 《煤》 2026年第1期1-7,共7页
因传统监测方法无法实时监测巷道锚杆在高强度采动作用下的应力变化,文章以霍西煤田黑龙煤业为研究对象,开展光纤光栅(FBG)传感器拉伸实验。在矿井使用FBG锚杆传感器监测锚杆受力情况,依据波长数据分析巷道锚杆的安全状况。现场监测结... 因传统监测方法无法实时监测巷道锚杆在高强度采动作用下的应力变化,文章以霍西煤田黑龙煤业为研究对象,开展光纤光栅(FBG)传感器拉伸实验。在矿井使用FBG锚杆传感器监测锚杆受力情况,依据波长数据分析巷道锚杆的安全状况。现场监测结果表明:当工作面回采至距左帮锚杆60 m前方区域时,锚杆轴力升高缓慢;当工作面回采至距左帮锚杆60 m后方区域时,锚杆轴力升高较快,而右帮锚杆轴力逐步增长。根据FBG锚杆监测数据绘制得到等高剖面曲线,寻找锚杆各点最大轴力,获得巷道受采动作用最突出的区域,在巷道此区域及时优化支护设计,改进支护参数,避免锚杆断裂导致支护失效、巷道失稳,以第一时间控制巷道围岩稳定性。实时监测锚杆支护轴力变化为判断锚杆支护质量提供了理论依据。 展开更多
关键词 采动影响 锚杆 轴向应力 fbg 支护设计
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AH-FBG法用于毛细水运移规律的温度效应研究
7
作者 辛雨凌 徐成华 +3 位作者 孙梦雅 刘瑾 戴正彬 井淼 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第1期31-40,共10页
毛细水运移作为非饱和土体水分运移的重要形式,其动态特征直接影响土体的力学性质,并与多种地质灾害、环境岩土问题密切相关.地下水位以上的土体温度分布往往存在差异,进而对毛细水运移速率产生影响.为了探究毛细水运移规律的温度效应,... 毛细水运移作为非饱和土体水分运移的重要形式,其动态特征直接影响土体的力学性质,并与多种地质灾害、环境岩土问题密切相关.地下水位以上的土体温度分布往往存在差异,进而对毛细水运移速率产生影响.为了探究毛细水运移规律的温度效应,本研究利用主动加热光纤布拉格光栅(AH-FBG)法开展室内模型试验,在定水头条件下,通过控制加热桶与常温桶的温度变量监测土体中毛细水运移过程,并对不同温度条件下土体的体积含水率分布变化进行对比,分析温度效应对毛细水运移的影响.研究结果表明:在一定时间内,毛细水上升高度随时间增加而升高,湿润峰出现的位置标志着该时刻水分运移的最远位置;土体温度升高对毛细水运移具有促进影响,土体温度越高,毛细水上升同一高度所需的时间越短,毛细水上升速率越高;湿润锋界面作为状态界面,在运移过程中具有动态变化特性,温度升高会显著促进湿润峰界面的运移速率;毛细水湿润锋界面变化及其温度效应与外界环境条件紧密相关,是工程建设中不可忽视的运动与状态界面. 展开更多
关键词 毛细水运移 主动加热光纤布拉格光栅法 体积含水率 湿润锋 温度效应 状态界面
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预加应力下的平行磁环式GMM-FBG电流传感装置
8
作者 陈新岗 邹政廷 +3 位作者 马志鹏 张知先 李松 阳鑫 《传感器与微系统》 北大核心 2026年第2期116-122,共7页
针对超磁致伸缩材料的光纤布拉格光栅(GMM-FBG)电流传感器响应灵敏度低和FBG易受环境温度干扰的问题,设计了一种预加应力下的异形GMM结构和平行磁环式聚磁回路设计的GMM-FBG传感器。首先,构建了该传感器的理论模型,并通过COMSOL仿真,在... 针对超磁致伸缩材料的光纤布拉格光栅(GMM-FBG)电流传感器响应灵敏度低和FBG易受环境温度干扰的问题,设计了一种预加应力下的异形GMM结构和平行磁环式聚磁回路设计的GMM-FBG传感器。首先,构建了该传感器的理论模型,并通过COMSOL仿真,在预加应力下比较圆柱形GMM棒和异形GMM棒的响应特性,针对FBG的栅区长度对GMM的结构尺寸进行优化。然后,对磁环结构进行分析,得到合适的形状和磁路间距。最后,利用差分的方式消除环境温度的影响,并以实验得到2个FBG的中心波长差值与被测电流的关系。结果表明:方形磁环的磁通分布更均匀,异形GMM棒在预加应力为30 MPa,磁路间距为60 mm,输入电流为0~100 A时传感系统灵敏度为17.13 pm/A。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 超磁致伸缩材料 电流传感器 应力
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高灵敏度的FBG埋入式应变传感器研究
9
作者 罗伟 杨曦 +2 位作者 支万荣 刘亚 张珍瑜 《传感器与微系统》 北大核心 2026年第2期18-22,共5页
针对土木工程长期应变监测中传感器灵敏度不足与应变传递效率低等问题,提出一种基于变截面增敏结构的埋入式光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器。通过优化弹性结构设计与关键参数,结合一体化增材制造工艺,有效提升了传感器的应变传递效率与... 针对土木工程长期应变监测中传感器灵敏度不足与应变传递效率低等问题,提出一种基于变截面增敏结构的埋入式光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器。通过优化弹性结构设计与关键参数,结合一体化增材制造工艺,有效提升了传感器的应变传递效率与测量一致性。实验结果表明:正行程的平均线性度为0.58%,灵敏度为4.78 pm/με;反行程的平均线性度为0.622%,灵敏度为4.82 pm/με。此外,3次正行程与反行程之间的重复性分别为0.58%、0.68%和0.71%,整体正行程重复性为1.18%、反行程重复性为1.48%,传感器表现出良好的线性特征与测量稳定性。本文为解决土木结构长期应变监测中的传感技术难点提供了一种具有工程应用价值的可靠方案。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 应变传感器 埋入式安装 高灵敏度
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基于分布式FBG传感测量的旋翼动载荷工程建模与试飞验证 被引量：1
10
作者 张宏林 程卫真 夏品奇 《应用力学学报》 北大核心 2025年第3期542-551,共10页
为了应用分布式光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感网络飞行实测直升机旋翼动载荷,综合分析旋翼桨叶的载荷与应变,以及FBG传感器的使用要求,设计了桨叶表面的FBG传感网络布设方案。在此基础上,提出基于FBG应变测量的工程建模... 为了应用分布式光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感网络飞行实测直升机旋翼动载荷,综合分析旋翼桨叶的载荷与应变,以及FBG传感器的使用要求,设计了桨叶表面的FBG传感网络布设方案。在此基础上,提出基于FBG应变测量的工程建模方法和校准试验方法。以单项加载试验建立模型,复合加载试验验证模型,验证分析给出最大的载荷相对误差为3.83%,优于5%的飞行实测工程要求。使用FBG传感器和应变计等2种不同传感器,完成直升机旋翼动载荷对比试飞,测量结果在时域和频域都可以相互验证。试飞结果表明:FBG传感网络测量结果正确有效,基于分布式FBG传感测量的旋翼动载荷工程建模方法合理可行。 展开更多
关键词 分布式fbg传感测量 桨叶 动载荷 工程建模 飞行试验
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基于长标距FBG的智能CFRP筋等幅疲劳试验研究 被引量：1
11
作者 邓朗妮 王修养 +3 位作者 李华 邹易清 石伟 钟卿瑜 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期1700-1709,共10页
桥梁拉索作为缆索承重桥梁结构中最重要的组成部分,服役过程中经常受到车辆荷载和外部环境等疲劳荷载的影响,对其进行索力监测至关重要。然而,传统CFRP拉索索力监测存在难以满足服役期内全时且高量程监测的问题。因此,基于长标距FBG传... 桥梁拉索作为缆索承重桥梁结构中最重要的组成部分,服役过程中经常受到车辆荷载和外部环境等疲劳荷载的影响,对其进行索力监测至关重要。然而,传统CFRP拉索索力监测存在难以满足服役期内全时且高量程监测的问题。因此,基于长标距FBG传感技术,将FBG传感器螺旋封装于CFRP筋中,研制出一种监测传感元件(智能CFRP筋)。通过等幅疲劳试验,探究FBG中心波长变化和疲劳次数的关系、不同循环次数下FBG中心波长变化与荷载的关系以及无负载中心波长值与疲劳循环次数的关系,提出了疲劳退化后智能CFRP筋拉力计算的近似修正公式。结果表明:在疲劳荷载下,FBG中心波长在荷载初始阶段出现较为明显的变化,进入稳定阶段后,其随循环次数的增加趋于平稳,相同应力幅下,较大的螺旋倾角可以降低长标距FBG的应变灵敏度;不同疲劳循环次数后进行静力拉伸,FBG中心波长变化与荷载曲线呈现良好的线性关系,荷载传感系数与疲劳试验前相比,其最大变化率为2.05%,说明智能CFRP筋在疲劳荷载下传感性能良好;在疲劳试验过程中,智能CFRP筋的无负载波长值随循环次数的变化呈现出由快到慢,最后趋于平稳的变化过程,在疲劳试验稳定阶段,其无负载波长值变化量与初始拉伸阶段相比变化率在2.47%以内,说明智能CFRP筋在循环卸载后依然有良好的传感性能;将试验数据代入提出的疲劳退化后智能CFRP筋拉力计算的近似修正公式进行验证,得到螺旋角度为15°的误差值在3.6%~6.0%、螺旋角度为30°的误差值在3.3%~7.5%。试验结果可为CFRP拉索智能监测的后续研究及应用提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 fbg CFRP 疲劳试验 应变传感 应变灵敏度
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基于石墨烯-硅胶复合封装的FBG触觉感知单元设计
12
作者 孙世政 陈盛康 +1 位作者 何江 董绍江 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期40-49,共10页
机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元... 机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元,提出了一种基于鱼鹰优化算法优化卷积神经网络(OOA-CNN)的解耦方法。首先,利用仿真分析对比石墨烯-硅胶复合材料封装和纯硅胶封装中的FBG的温度响应和应变响应。然后,通过对比实验分析石墨烯质量分数为1%、1.5%、2%、2.5%、3%时对复合材料导热性能的影响,并结合三指机器手对FBG触觉感知单元进行指尖感知实验,检测其接触力灵敏度和接触温度灵敏度。最后,对接触力和接触温度复合感知信号进行耦合分析,通过解耦实验对比CNN模型和OOA-CNN模型,验证OOA-CNN的解耦效果。仿真和实验结果表明,通过在硅胶基体中添加质量分数为1.5%的石墨烯作为导热填料,能够在有效保证FBG的触觉感知性能的基础上,增强硅胶基体的导热性能;FBG触觉感知单元的接触力灵敏度为31.281 pm/N,接触温度灵敏度为10.787 pm/℃;OOA-CNN解耦模型相较于最小二乘法和CNN解耦模型,具有较好的解耦效果,接触温度平均绝对误差减小了40.73%,接触力平均绝对误差减小了41.33%。 展开更多
关键词 fbg 机器手指尖 触觉 OOA-CNN解耦模型
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基于FBG传感阵列的挖泥船耙管姿态重构算法
13
作者 徐东华 江城锐 +2 位作者 王永祥 李沁雪 杨期江 《激光杂志》 北大核心 2025年第11期248-256,共9页
针对耙吸式挖泥船耙管姿态重构方向多变性问题,提出将耙管在空间的弯曲划分为4个区域,构建相应区域的基于运动坐标系齐次变换矩阵的曲线重构算法,并基于FBG(光纤Bragg光栅传感)传感阵列设计耙管空间姿态可视化系统进行实验验证。通过与... 针对耙吸式挖泥船耙管姿态重构方向多变性问题,提出将耙管在空间的弯曲划分为4个区域,构建相应区域的基于运动坐标系齐次变换矩阵的曲线重构算法,并基于FBG(光纤Bragg光栅传感)传感阵列设计耙管空间姿态可视化系统进行实验验证。通过与现有重构算法对比,分析系统的重构计算值与软管实际弯曲的测量数据,实验结果表明所提算法的均方根误差较小,验证了所提耙管姿态重构算法在空间任意区域的有效性,为耙管空间姿态计算提供新的思路。 展开更多
关键词 耙吸式挖泥船 耙管姿态 曲线重构算法 fbg传感阵列
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基于FBG传感器的预应力单向碳纤维复合材料性能研究
14
作者 李学磊 吴鹏 +1 位作者 王茜 田浩彬 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第8期231-237,共7页
针对复合材料固化成型后存在残余应力,而导致复合材料出现变形、纤维断裂和界面脱粘等缺陷,严重影响复合材料的性能及其可靠性的问题,以降低固化过程中的残余应力来提高碳纤维复合材料性能为目标,根据复合材料成型特点对碳纤维预应力装... 针对复合材料固化成型后存在残余应力,而导致复合材料出现变形、纤维断裂和界面脱粘等缺陷,严重影响复合材料的性能及其可靠性的问题,以降低固化过程中的残余应力来提高碳纤维复合材料性能为目标,根据复合材料成型特点对碳纤维预应力装置进行设计和制造,并制备了多组具有不同预应力的复合材料。为了准确监测并跟踪复合材料固化过程中的应变,在复合材料试件中嵌入FBG传感器。通过对具有不同预应力的复合材料进行拉伸性能测试及断面SEM分析,获得预应力对复合材料的影响规律,并从材料微观结构的演变过程进行分析,揭示其内在机制,为复合材料成型的发展提供新质生产力。 展开更多
关键词 复合材料固化成型 残余应力 预应力装置 fbg传感器
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基于FBG的储能电池模组单个电池级充放电状态温度应变实时检测研究
15
作者 付天立 代吉祥 +4 位作者 雷阳 戴玉堂 胡文彬 杨明红 程乘 《传感技术学报》 北大核心 2025年第12期2223-2229,共7页
锂电池凭借高能量密度和长循环寿命在储能领域得到广泛应用,但其充放电过程中产生的温度上升和应力变化可能引发安全隐患。准确监测锂电池运行状态能够为储能系统安全运行提供关键技术支撑。提出一种集成光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Gra... 锂电池凭借高能量密度和长循环寿命在储能领域得到广泛应用,但其充放电过程中产生的温度上升和应力变化可能引发安全隐患。准确监测锂电池运行状态能够为储能系统安全运行提供关键技术支撑。提出一种集成光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器的软包锂电池模组,采用新型封装结构实现单体电池级温度与应变的同步测量。该方案在每块电池之间封装FBG温度和应变传感器,可有效实现温度应变双参量解耦。测试结果表明,传感器具有良好线性度(R^(2)>0.99)和高灵敏度(温度传感器灵敏度为10.06 pm/℃,应变传感器灵敏度为1.7 pm/με)。在0.3 C、0.4 C、0.5 C和0.6 C充电及0.5 C放电工况下的循环实验显示,光纤光栅温度和应变传感器监测结果一致性良好,能准确反映电池表面温度与应变变化规律。充电阶段最大温升随倍率增加而增大(6.3℃~10.5℃),放电阶段温升约6.0℃;应变变化与温度趋势一致,随倍率增加而增大(197με~268με),放电阶段应变变化约为58με;且位置差异导致的数值变化符合预期分布特征。该FBG传感系统为多电池模组的分布式监测提供了可靠解决方案,验证了光纤传感技术在电池实时状态监测中的巨大应用潜力。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fbg) 锂电池模组 温度监测 应变监测 单个电池级 多参数传感
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基于DFB激光器和FBG的振动频率传感
16
作者 李丽 姜捷 +4 位作者 梁丽丽 杨康 张康 谢飞 李国玉 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期31-35,共5页
基于分布式反馈(DFB)激光器和布拉格光纤光栅(FBG)设计了一种振动频率传感系统,FBG作为动态滤波器,感受振动时中心波长发生周期性的漂移从而引起输出光功率的剧烈变化,通过后级光电转换以及电信号处理实现振动频率的传感。仿真分析了FB... 基于分布式反馈(DFB)激光器和布拉格光纤光栅(FBG)设计了一种振动频率传感系统,FBG作为动态滤波器,感受振动时中心波长发生周期性的漂移从而引起输出光功率的剧烈变化,通过后级光电转换以及电信号处理实现振动频率的传感。仿真分析了FBG的温度和应变特性,以及DFB激光器与FBG中心波长差对传感结果的影响,从理论上说明了方案的可行性。通过搭建振动频率传感平台并进行实验验证,结果表明基于DFB激光器和FBG的振动传感系统可以实现振动频率的传感。该方案结构简单,成本低,在强磁场、易燃易爆等恶劣环境如潜油电泵的振动频率监测方面具有实际的应用价值。 展开更多
关键词 fbg DFB激光器 振动信号 频率
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基于长标距FBG传感系统的管道监测及数据恢复研究
17
作者 孙振 汪昕 +4 位作者 韩天然 黄璜 汪龙翔 黄玺 吴智深 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2025年第3期779-791,共13页
利用长标距光纤光栅(LG-FBG)传感系统对管道进行监测,可准确评估其结构健康状况.然而,环境的复杂性可能导致监测数据丢失,从而使管道评估信息不够充分,降低了对潜在问题的早期预警能力.基于此,在管道工程中搭建了LG-FBG传感系统,并分析... 利用长标距光纤光栅(LG-FBG)传感系统对管道进行监测,可准确评估其结构健康状况.然而,环境的复杂性可能导致监测数据丢失,从而使管道评估信息不够充分,降低了对潜在问题的早期预警能力.基于此,在管道工程中搭建了LG-FBG传感系统,并分析了监测数据丢失的可能性.随后,基于优化双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)与生成对抗网络(GAN),捕捉可用数据与缺失数据之间的时空相关性,并分析了缺失时间占比及传感器缺失数量对模型恢复性能的影响.研究结果表明,当缺失时间占比低于18/24时,模型恢复效果略有下降,但整体性能仍较为稳定.然而,当缺失时间占比超过18/24时,模型恢复效果显著下降.为确保较高的恢复精度,建议将缺失时间占比控制在18/24以内.此外,在多个数据恢复任务中,结合饥饿游戏搜索优化的Bi-LSTM-GAN模型的性能评估指标表现最佳,可更为精准地捕捉可用数据与缺失数据的时空相关性.综上,通过结合LG-FBG传感系统与数据驱动方法,系统探讨了缺失数据恢复的有效性,为管道结构健康监测提供了更完整的定量评估信息. 展开更多
关键词 管道监测 数据恢复 长标距fbg传感 光纤传感技术 HGS-Bi-LSTM-GAN GA-Bi-LSTM-GAN
原文传递
基于级联FBG的可开关多波长单纵模光纤激光器研究
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作者 雷新艳 杨立国 +1 位作者 赵军发 张诚 《南开大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期16-22,共7页
设计了一种基于级联光纤布拉格光栅(FBG)的可开关多波长单纵模光纤激光器.该激光器通过调节FBG前的偏振控制器(PC)改变腔内谐振激光的偏振态,进而调节偏振依赖损耗用以实现波长的可开关.使用副环和可饱和吸收体确保激光的单纵模(SLM)运... 设计了一种基于级联光纤布拉格光栅(FBG)的可开关多波长单纵模光纤激光器.该激光器通过调节FBG前的偏振控制器(PC)改变腔内谐振激光的偏振态,进而调节偏振依赖损耗用以实现波长的可开关.使用副环和可饱和吸收体确保激光的单纵模(SLM)运转,室温下得到了3个波长间可单独开关的单纵模激光输出.3个单波长激光的3 dB线宽均小于533 Hz,30 min内功率波动小于0.12 dB,边模抑制比(SMSR)均高于63 dB.该激光器具有结构简单、开关性灵活等优点. 展开更多
关键词 单纵模光纤激光器 多波长可开关 级联fbg 偏振依赖损耗 可饱和吸收体
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基于VMD融合降噪的FBG光谱寻峰算法
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作者 潘红宇 吕峥 +2 位作者 欧建臻 徐春锋 祝连庆 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期260-269,共10页
针对基于CCD的光谱衍射法对光纤布拉格光栅解调过程中受到噪声干扰,导致FBG中心波长解调精度和稳定性降低的问题,提出了一种基于变分模态分解的VMD-WT-SG融合降噪算法。通过结合不同降噪算法的优势以及算法参数的调整,实现了对光谱信号... 针对基于CCD的光谱衍射法对光纤布拉格光栅解调过程中受到噪声干扰,导致FBG中心波长解调精度和稳定性降低的问题,提出了一种基于变分模态分解的VMD-WT-SG融合降噪算法。通过结合不同降噪算法的优势以及算法参数的调整,实现了对光谱信号中噪声成分的有效去除,在保留原始信号大部分特征的同时光谱波形更加平滑和连续,降噪效果明显。与传统的VMD降噪、SG降噪、Kalman滤波3种方法对比,经VMD-WT-SG融合降噪法处理后的光谱信噪比为20.14 dB,均方根误差为0.017,信噪比分别提升了23.94%、41.14%和94.97%,均方根误差分别降低了39.29%、45.16%和67.92%,在4种降噪方法中效果最好。为了提高解调速率,在常用寻峰算法的基础上,提出了一种针对降噪后多峰光谱的中垂线相交寻峰算法,通过计算峰值点与左、右次大值点连线的中垂线的交点坐标来求取中心波长。并通过实验与多项式拟合、质心、高斯拟合算法对比了寻峰精度。结果表明提出的算法平均寻峰偏差为3.3 pm,优于质心法与多项式拟合法,算法平均运行时间为0.261 ms,优于多项式拟合法和高斯拟合法。实时应用中在保证精度的同时解调速率可达4 kHz,同时该算法的稳定性较好,解调的波长平均标准差为1.8 pm,能够满足实际应用的需求,对FBG传感网络中的多峰值实时快速检测具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 fbg传感 VMD分解 光谱降噪 寻峰算法
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基于聚酰亚胺涂覆技术的FBG湿度计性能研究
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作者 郭玉君 李旺军 +3 位作者 徐成华 丁伟 卜争军 孙梦雅 《河北工程大学学报(自然科学版)》 2025年第6期97-104,112,共9页
为研究聚酰亚胺涂覆的光纤布拉格光栅(FBG)湿度计在使用过程中的性能特征,利用饱和盐溶液控制环境湿度,测试了FBG中心波长随相对湿度的变化特征,研究了温度对湿度灵敏度系数的影响。结果表明:(1)在34.7%~93.1%相对湿度范围内,聚酰亚胺... 为研究聚酰亚胺涂覆的光纤布拉格光栅(FBG)湿度计在使用过程中的性能特征,利用饱和盐溶液控制环境湿度,测试了FBG中心波长随相对湿度的变化特征,研究了温度对湿度灵敏度系数的影响。结果表明:(1)在34.7%~93.1%相对湿度范围内,聚酰亚胺涂覆的FBG湿度计对湿度变化均具有较好的响应。在升湿、降湿过程,中心波长与相对湿度具有明显的线性关系,湿度灵敏度系数范围为5.1~15.7 pm/%。(2)聚酰亚胺涂覆厚度越大,湿度灵敏度越高,中心波长与相对湿度的线性相关程度也更高。(3)以2号和4号湿度计为例,当温度变化20℃时,两个湿度计湿度灵敏度系数的相对误差分别为4.82%和3.11%,温度对湿度灵敏度系数的影响很小,在实际测量中,温度变化不大时可忽略其对湿度灵敏度系数的影响。(4)以2号和4号湿度计为例,通过室内试验得到了温度灵敏度系数和湿度灵敏度系数,建立了用于同时测量温度与湿度的数学矩阵,使FBG湿度计能够实现对环境温度和湿度的同时测量。 展开更多
关键词 聚酰亚胺 饱和盐溶液 fbg 湿度计 灵敏度系数
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