收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

光子晶体光纤传感结构的优化及其工程应用的方案设计

李好学  
【摘要】: 对于大型土木工程结构如桥梁、隧道、大坝等,由于其投资大、服役周期长,使用环境恶劣等,结构的安全性备受人们的重视。应力应变是反映结构力学特征和材料性能的重要参数,利用光纤传感技术测量应变已经是工程技术人员采用的一种重要方法。同传统的电测传感器(如电阻应变计)相比较,光纤传感器具有稳定性好、耐腐蚀、抗电磁干扰、体积小、重量轻、灵敏度高和准分布测量等优点。在光纤传感器中应用最广泛的当数光纤光栅传感器,它以其独特的优点和优异的特性获得了结构健康监测的青睐。然而光纤光栅对应变与温度都是敏感的,因此以光纤光栅作为传感元件的光纤光栅传感器,存在温度和应变交叉敏感问题。光子晶体光纤本身具有对温度不敏感的性质,消除了交叉效应,而且传感头的灵敏度还可以通过改变光子晶体光纤的几何形状来调整。 本文采用有限元法,较为深入地对光子晶体光纤(PCF)进行了研究,特别对横向应力传感的PCF进行了仿真计算。主要进行了如下工作: 1.对光纤传感器在国内外的发展及研究现状做了综述,论述了光子晶体光纤的研究现状及其在传感器领域的应用。介绍了光纤的基本结构、光纤的分类、光纤的传光机理和光纤传感器的工作原理及其在土木工程中的应用。 2.以全内反射的光子晶体光纤为例,建立了在横向力作用下的光子晶体光纤传感结构模型。利用有限元分析软件,对不同结构参量的PCF结构进行了仿真分析。分别讨论了空气孔层数N、孔径d、孔距Λ及填充率f对PCF结构横向变形的影响,并对PCF结构进行了优化设计。优化出较合理的PCF传感结构参量的取值范围:填充率f的优化取值是0.6-0.8,孔距Λ的最优取值是6μm-9μm,空气孔层数N的优化取值是5-10。以PCF为传感元件的光子晶体光纤传感器可以根据其用途,并兼顾制备工艺的难度、成本来选择合适的PCF结构参量取值。 3.结合光纤光栅传感器工程实践的经验,选用金属管式的封装方式,采用内部埋设的安装方法,设计了光子晶体光纤光栅应变传感器用于监测钢筋混凝土简支梁的试验方案。探索了将光子晶体光纤光栅传感器用于工程的模型试验中,为以后的工程应用提供参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 恩德;任凤娟;常瑞艳;乔文涛;王金武;赵亚兵;;光纤光栅传感器在结构健康监测中的应用[J];计算技术与自动化;2009年04期
2 罗键英;倪舜锋;;光纤传感技术在物联网中的应用[J];通讯世界;2016年23期
3 王建平;光纤光栅传感器在土木工程结构健康监测中的应用[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2004年03期
4 徐高魁;王晓艳;;针对光纤传感器的双向耦合效应研究[J];中国设备工程;2021年04期
5 赵静;;新型光纤传感器的设计与特性分析[J];实验室研究与探索;2017年03期
6 王飞;刘宇通;;光纤传感器网络优化布置方法研究[J];自动化与仪器仪表;2016年07期
7 吕雪萱;;用光导纤维预测地震[J];农村青少年科学探究;2021年10期
8 赵浙明;吴平辉;隋成华;;基于白光干涉的新型微纳光纤传感器[J];中国激光;2010年08期
9 赵悦;光纤传感器[J];应用光学;1994年06期
10 ;质量控制和检测用传感器的技术动向及光纤传感器[J];现代计量测试;1994年02期
11 陈幼良;陆沁园;;光纤传感器在铁路系统的应用[J];中国铁路;1993年08期
12 何征峰;;柔性封装光纤传感器在道路结构性态分析的应用[J];中国水运(下半月);2011年08期
13 林友德;朱超英;;传感器技术讲座 第五讲 光纤传感器及其应用[J];仪器制造;1985年01期
14 韩馥儿;;光纤传感器的研究开发动向[J];世界科学;1989年12期
15 吴军玲;;光纤传感技术的应用进展[J];甘肃科技纵横;2017年07期
16 ;NI推出用于PXI Express的光纤传感器解调模块[J];测控技术;2010年11期
17 纪宗南;;多光纤传感器[J];中国电子商情;2002年10期
18 卢建忠,章竹君;以AmberlystA-27为载体的光纤铁反射传感器的研究[J];高等学校化学学报;1995年03期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 丁勇;施斌;吴智深;;岩土工程监测中的光纤传感器[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
2 罗家童;李友松;胡浩;;光纤传感器的发展及其应用[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
3 梁大开;李东升;潘晓文;陈伟民;;基于法珀腔光纤传感器的光纤智能夹层的研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
4 赵忠俊;颜彦月;李洋;段忆翔;;光纤传感器及其在分析化学中的应用[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
5 周汉昌;王高;郝晓剑;任树梅;;蓝宝石光纤传感器在瞬态高温测量中的应用[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
6 戴福洪;张博明;杜善义;;光纤传感器监测树脂流动[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
7 黄稳柱;张文涛;王一博;张建祥;吕兵;姚艺;;光纤干涉式地震检波技术及其应用研究[A];2020年中国地球科学联合学术年会论文集(二十七)—专题七十九:光纤传感技术及其地球物理学应用、专题八十:地球化学进展、专题八十一:地球深部碳循环[C];2020年
8 张巍巍;宋雪平;;荧光式物理量传感进展[A];第二届全国光电材料与器件学术研讨会摘要集[C];2021年
9 吕辅勇;张瀚;曹合心;赵伟时;李雪峰;;基于光纤传感器的绝缘放电检测技术研究[A];2019中国自动化大会(CAC2019)论文集[C];2019年
10 ;一种用于薄结构振动测量的新型光纤传感器[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年
11 田领红;;一种可用于军事领域上的压力光纤传感器[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年
12 何珺;赵桂燕;徐宏杰;秦秉坤;;微弯光纤传感器性能的信息论分析[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
13 孙异;李俊;陈朋超;郑娟;梁华;;声音振动式光纤传感器在管道安全预警中的应用[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
14 肖韶荣;陈进榜;严婕;;开放式气室光纤传感器输出信号特性及处理方法[A];第九届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2001年
15 段玮倩;杨远洪;杨明伟;;一种波分复用的温度和压力光纤传感器[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(下册)[C];2010年
16 陈仲裕;Farhard Ansari;;用埋入式光纤传感器探测建筑结构中的裂缝位置[A];第九届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2001年
17 冷劲松;;光纤传感器及其在复合材料结构健康监测中的应用[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
18 陈欣刚;班莹;李玉梅;郭唯;;浅析光纤光栅钢筋计标定试验中的标准缺失问题[A];中国水利学会2016学术年会论文集(下册)[C];2016年
19 孙孝鹏;朱萍玉;黄俊炫;胡怀;;铝箔-复合材料基带状光纤传感器性能研究[A];第十九届中国科协年会——分5“智能制造引领东北工业基地振兴”交流研讨会论文集[C];2017年
20 赵小兰;;宽范围光纤位移传感系统结构设计[A];中国真空学会第六届全国会员代表大会暨学术会议论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 陈慧芳;基于飞秒激光微加工的光纤传感器制备及其传感特性研究[D];浙江大学;2016年
2 魏鹤鸣;光纤传感器在结构锈蚀进程监测中的应用研究[D];大连理工大学;2016年
3 董悦;基于模式干涉和受激布里渊效应的光纤传感器研究[D];北京交通大学;2019年
4 袁超林;光纤传感器及其在索承网格结构应变及变形监测中的应用[D];大连理工大学;2019年
5 杨宇光;全光交换关键器件和光纤传感器的研究[D];北京交通大学;2018年
6 毛献辉;环形干涉光纤传感器若干关键问题研究[D];清华大学;2005年
7 高然;微纳加工技术下光纤传感器的研究[D];北京理工大学;2015年
8 朱姗;锥形光纤传感器及其无线传感系统研究[D];上海大学;2016年
9 李向华;基于编入光纤传感器的三维编织复合材料性能研究[D];南京航空航天大学;2005年
10 王荣堃;薄膜式法布里珀罗光纤传感器的有限元分析及应用研究[D];山东大学;2020年
11 孙波;模式耦合理论在光纤传感器中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
12 史杰;基于干涉原理和光纤布拉格光栅的复合参数光纤传感器[D];上海交通大学;2013年
13 冉曾令;深紫外激光制作的微光纤传感器及系统研究[D];电子科技大学;2009年
14 栾楠楠;基于微结构光纤的气体和表面等离子体共振传感器研究[D];天津大学;2015年
15 荣强周;新型高性能光纤传感器研究[D];西北大学;2015年
16 赵士刚;基于多芯结构的光纤传感器研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
17 丁文慧;光子晶体光纤传感技术的研究[D];北京理工大学;2015年
18 武创;新型光子晶体光纤压力传感器[D];大连理工大学;2012年
19 杨婷婷;面向核动力装置温度力学参量测量的光纤传感器研究[D];电子科技大学;2021年
20 唐子娟;基于光子晶体光纤的新型光纤激光器和传感器的研究[D];北京交通大学;2021年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 李好学;光子晶体光纤传感结构的优化及其工程应用的方案设计[D];北京交通大学;2010年
2 曹茜;横向传感的光子晶体光纤结构优化分析与设计[D];北京交通大学;2012年
3 王菲;基于光子晶体光纤的双锥形马赫-增德尔干涉仪及其传感特性研究[D];南京信息工程大学;2020年
4 谭越心;基于模式干涉的少模光纤传感器研究[D];吉林大学;2020年
5 徐乐;新型光纤传感器的加工与应用研究[D];北京理工大学;2014年
6 魏鹏琪;基于表面等离子体共振原理的光纤传感器[D];华东师范大学;2014年
7 王尧;异型光纤传感器结构设计与传感特性研究[D];天津大学;2020年
8 金鑫;基于光纤传感器的油井套损监测系统研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 张顺杨;级联型少模光纤传感器的制备及其特性研究[D];燕山大学;2016年
10 郑必才;基于悬空石墨烯的光纤传感器[D];南京大学;2016年
11 殷剑华;智能光纤传感器系统设计及应用研究[D];吉林大学;2006年
12 孙苗;基于模间干涉的马赫—泽德光纤传感器的研究[D];中国计量学院;2013年
13 沈修锋;光纤传感器的制作工艺及工程应用研究[D];北京理工大学;2015年
14 成文萍;化学修饰模式滤光光纤传感器的分析行为研究[D];山西大学;2011年
15 林猛;高灵敏度光子晶体光纤压力传感器研究[D];暨南大学;2015年
16 王飘飘;基于干涉型的光纤传感器在湿度测量中的应用研究[D];中国计量大学;2019年
17 谢啸博;应变-温度光纤传感器CFRP封装及其装置设计[D];广州大学;2019年
18 陈未萍;基于端面结构的光纤传感器研究[D];中国计量大学;2018年
19 刘烨;基于内置空腔的光纤传感器[D];中国计量大学;2018年
20 王钏文;基于花生形结构的马赫—曾德尔光纤传感器[D];中国计量大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 刘;美国科学家研发出新型光纤传感器[N];中国电子报;2010年
2 陈静 陈丽红;磁悬浮光纤传感器项目入驻高新区[N];湘潭日报;2009年
3 通讯员 于萍 本报记者 王延斌;庞大的市场、优秀的人才、政企研联手是中国的优势[N];科技日报;2014年
4 记者 郑欣荣 整理;院士姜德生:光纤传感跑赢世界同行[N];长江日报;2011年
5 本报记者 陈海波 夏静;姜德生:不懈的追“光”者[N];光明日报;2019年
6 夏燕;烽火成功研制细径保偏光子晶体光纤[N];人民邮电;2017年
7 陈传武;光子晶体光纤项目通过验收[N];中国化工报;2010年
8 记者 贺广华 姚雪青;江阴 实业焕新百业更兴[N];人民日报;2017年
9 记者 黄辛;大模场光子晶体光纤研制成功[N];中国科学报;2017年
10 吴光强;传感器发展呈现新趋势 利用新技术发展新功能[N];中国高新技术产业导报;2009年
11 本报记者 赵晨;工业传感器国产化该如何切入?[N];中国电子报;2016年
12 记者 刘长松 邓洪涛 通讯员 黎苑楚 傅丽枫;光纤传感拓荒者[N];湖北日报;2011年
13 记者 王继红 通讯员 周毅辉;集聚区加速布局传感器产业[N];衢州日报;2020年
14 本报记者 原诗萌;传感器研发成果亟待产业化[N];中国科学报;2013年
15 郭爽 整理;便携式传感器走俏市场[N];中国科学报;2014年
16 段歆涔 译;地板传感器 摔倒早知道[N];中国科学报;2014年
17 本报记者 崔雪芹 通讯员 柯溢能;厚度仅0.01毫米!植物穿上皮肤式传感器[N];中国科学报;2021年
18 本报记者 秦志伟;无线传感器为交通基础设施“诊脉”[N];中国科学报;2021年
19 本报记者 王帅;宝鸡:努力打造中国“传感器之都”[N];陕西日报;2019年
20 本报记者 张梅;让人类更好地感知环境[N];陕西日报;2019年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978