光纤振动传感技术综述
光纤振动传感技术综述
摘要：随着设备朝着大型化、高速化的发展，振动引起的问题更为突出，需要
解决的问题更为迫切，也对振动测试与振动分析技术的研究提出了越来越高的要求。用光纤振动传感器取代常规的振动传感器，尤其是在一些具有强电磁干扰等
环境恶劣的特殊场合，己成为发展的趋势，不同类型、不同原理的光纤振动传感
技术对于振动检测领域的发展有着非常重要的现实意义。本文对光纤振动传感技
术的全球专利申请脉络进行了详细梳理，并通过专利数据统计分析，认识了光纤
振动传感技术的专利申请状况、研究热点以及核心技术的发展，为光纤振动传感
技术的后续审查工作打下了坚实的基础。
关键词：光纤；光栅；振动；传感；解调；分布式
一、引言
振动问题是近代物理学和科学技术众多领域中的重要课题。目前比较成熟的
振动加速度传感器主要为动圈式、压电式、涡流式和微机电系统等电类传感器，
上述类型的传感器都存在易受电磁干扰的问题，应用受到一定的限制。由于光纤
不仅可以作为光波的传输介质，而且光波在光纤中传播的特征参量（振幅、相位、偏振态、波长等）会因外界因素（如温度、压力、磁场等）的作用而发生变化。
用光纤振动传感器取代常规的振动传感器，尤其是在一些具有强电磁干扰等环境
恶劣的特殊场合，己成为发展的趋势。本文旨在通过梳理光纤振动传感技术的全
球专利申请，通过专利数据统计分析，认识了解光纤振动传感技术的专利申请状况、研究热点以及核心技术的发展，为光纤振动传感技术的审查工作打下一定的
基础。
二、专利分析
本文在中国专利文摘数据库（CNABS）和世界专利文摘库（SIPOABS）中，筛
选从1969年6月25日至2017年12月22日申请的国内外专利申请。将从以下
三个方面对光纤振动传感技术的专利进行分析：
（1）专利申请发展趋势状况分析
全球范围内关于光纤振动传感技术的专利申请共计1268项，其中向中国专利局提交的国内申请为857项。图1示出了光纤振动传感技术的全球、国内和国外
的专利申请量的发展趋势，从图中可以清楚地看到：光纤传感技术发展中经历了
主要三个阶段，即：1980年以前，光纤传感技术的研究主要停留在理论阶段，以强度调制型光纤传感器的研究为主；从1980年后，开始大规模研究光纤传感技术，出现了大量不同的光纤传感原理和光纤检测技术；进入2000后，各种技术
和器件的研究已基本成熟，光纤传感器开始进入了商业化的进程，光纤传感进入
实用阶段。
图1.专利申请量的发展趋势
对于国外申请而言，尽管他们对于光纤振动传感技术的研究起步很早，但是
总体来看其发展一直呈现较为平稳状态，起伏不大；对于国内申请而言，呈现出
的趋势与国外申请有很大的不同，尽管国内的第一件申请出现的时间较晚，但是
后期发展势头尤为迅猛。
（2）专利申请地域分布状况分析
图2示出了光纤振动传感技术专利申请的国别/地区分布情况，显而易见，中
国是该领域最大的申请来源国；日本是该领域的第二大申请来源国，剩余的部分
文献综述——光纤振动传感器
中国计量学院 毕业设计（论文）文献综述 学生姓名：徐婷学号： 0800403238 专业：光电信息工程 班级： 08光电2 设计（论文）题目： 光纤振动传感器的设计 指导教师：李裔 二级学院：光学与电子科技学院 2011年 3 月07日
光纤振动传感器的设计 文献综述 一、概述： 光纤传感器的历史可追溯到上世纪70 年代，那时，人们开始意识到光纤不仅具有传光特性，且其本身就可以构成一种新的直接交换信息的基础，无需任何中间级就能把待测的量与光纤内的导光联系起来。由于其具有常规传感器所无法比拟的优点和广阔的发展前景，很多国家不遗余力地加大对光纤传感器的研究力度，也涌现出许多成果。但它仍存在诸如价格昂贵、技术不够成熟等瓶颈，这使得它在工程上的应用较少。最近涌现的很多成果无论是在价位上还是技术上都有了新的突破。随着新方法、新工艺不断被引入，大量低价位高性能光纤传感器面世，而光纤与其他学科理论相结合，不仅使光纤传感器在信号检测精度、传输减损、信号处理方面有了很大的提高，而且其应用领域也越加广阔。 光纤传感器作为一种优势明显的新型传感器不但在高、精、尖领域得到应用，而且在传统的工业领域被迅速推广，其本身产品也不断推层出新，显示出强大的生命力。可以预见随着制作技术的日益成熟和器件性能的不断提高，不久的将来光纤传感器必将在海洋、化工、土木工程、水利电力等各个领域显示其应用活力。 二、光纤传感器的特点和工作原理： a。光纤结构和种类： 光纤是一种光信号的传输媒介。 光纤的结构：最内层的纤芯是一种截面积很小、质地脆、易断裂的光导纤维，制造材料可以是石英、玻璃或塑料。纤芯的外层由折射率比纤芯小的材料制成。由于纤芯与包层之间存在着折射率的差异，光信号得以通过全反射在纤芯中不断向前传播。光纤的最外层是起保护作用的外套。通常是将多根光纤扎成束并裹以保护层制成多芯光缆。 图一光纤结构 光纤的种类：1）按纤芯和包层的材质：玻璃光纤、塑料光纤。2）按折射率的变化：阶跃型、渐变型（聚焦光纤）。3）按传播模式：单模光纤、多模光纤。 b。光纤传感器的特点 近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程
智能化振动光纤探测系统技术方案
智能化振动光纤探测系统技术方案 2017年
目录 第一章项目介绍 (3) 第二章系统安装 (5) 第三章产品介绍.......................... 错误!未定义书签。第四章系统功能.......................... 错误!未定义书签。第五章售后服务及承诺.. (15)
第一章项目介绍 1.1项目概况简介 “XXXXXX”位于XXXXXX，对XXXXXX的生命财产安全的重要性来说是不言而喻的，所以针对“XXXXXX”项目建设的重要性，我方按照“先进性、实用性、可靠性、兼容性、冗余性”的“五点”公司产品设计原则，提供具有安全、便捷、优质的生活、工作环境，而且将作为指导思想贯穿整个周界安防系统的方案中。 “XXXXXX”项目的周界大概XXX米，其中大门断开数X个，分XX个震动光缆防区。每个防区大概为XXX米，采取挂网式安装方式，振动传感光缆呈S型敷设，通过探测感应非法人员攀爬围栏入侵防范区域的振动信号，同时区分人入侵信号和其它振动误报源信号特征，排除误报源。构成有效的防翻越防御探测防范预警系统，采用武汉宇鸿安的震动光缆探测器。双防区震动光缆探测器安装在两个周界防区的中间，单防区安装在周界防区的起始端。每终端控制主机安装在机房或门卫或控制室，终端控制主机从机房或门卫或控制室两边走线采用光纤信号传输，探测器供电从机房或门卫或控制室分别提供AC220V电源，电源线从机房或门卫或控制室两边走线并用电源线RVV2.0*1.5传输或UPS电源，或从弱电井中取电。终端控制室用报警主机进行管理和软件管理平台信息查询，并联动周界报警电子地图，更直观更迅速了解入侵防区位置，有效打击犯罪行为。 随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛的应用。在一些重要的区域，如军事基地、武器弹药库、监狱、银行金库、博物馆、油库、等处，为了防止非法的入侵和各种破坏活动，传统的防范措施是在这些区域的外围周界处设置一些（如铁栅栏、围墙、钢丝篱笆网等）屏障或阻挡物，安排人员加强巡逻。在目前犯罪分子利用先进的科学技术，犯罪手段更加复杂化、智能化的情况下，传统的防范手段己难以适应要害部门、重点单位安全保卫工作的需要。人力防范往往受时间、地域、人员素质和精力等因素的影响，亦难免出现漏洞和失误。因此，安装应用先进的周界探测报警系统就成为一种必要措施。震动光缆系统是一种“有形”的报警系统，实实在在地给人一种威慑感觉，使入侵者增加一种心理压力，能对潜在的入侵行为进行预防和警示，从而把报警系统和警戒系统有机地结合起来，达到以防为主，防报结合的目的。目前已被广泛使用在周界安防领域，可做到事前威慑，事发时阻挡并报警，还能延缓外界的入侵时间,具有较强的安全可靠性。安装系统后，相当于在墙顶上形成一道“有形”的电子屏障，增加了围墙高度，使外人无法入侵，也使围墙内的人无法从墙面攀越逃离。
常用的五类光纤传感器基本原理解析
常用的五类光纤传感器基本原理解析 根据被调制的光波的性质参数不同，这两类光纤传感器都可再分为强度调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、频率调制光纤传感器、偏振态调制光纤传感器和波长调制光纤传感器。 1）强度调制型光纤传感器 基本原理是待测物理量引起光纤中传输光光强的变化，通过检测光强的变化实现对待测量的测量。恒定光源发出的强度为I的光注入传感头，在传感头内，光在被测信号的作用下其强度发生了变化，即受到了外场的调制，使得输出光强的包络线与被测信号的形状一样，光电探测器测出的输出电流也作同样的调制，信号处理电路再检测出调制信号，就得到了被测信号。 这类传感器的优点是结构简单、成本低、容易实现，因此开发应用的比较早，现在已经成功的应用在位移、压力、表面粗糙度、加速度、间隙、力、液位、振动、辐射等的测量。强度调制的方式很多，大致可分为反射式强度调制、透射式强度调制、光模式强度调制以及折射率和吸收系数强度调制等等。一般反射式强度调制、透射式强度调制、折射率强度调制称为外调制式，光模式称为内调制式。但是由于原理的限制，它易受光源波动和连接器损耗变化等的影响，因此这种传感器只能用于干扰源较小的场合。 2）相位调制型光纤传感器 基本原理是：在被测能量场的作用下，光纤内的光波的相位发生变化，再用干涉测量技术将相位的变化转换成光强的变化，从而检测到待测的物理量。相位调制型光纤传感器的优点是具有极高的灵敏度，动态测量范围大，同时响应速度也快，其缺点是对光源要求比较高同时对检测系统的精密度要求也比较高，因此成本相应较高。 目前主要的应用领域为：利用光弹效应的声、压力或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；利用电致伸缩的电场、电压传感器；利用赛格纳克效应的旋转角速度传感器(光纤陀螺)等。
光纤振动传感技术综述
光纤振动传感技术综述 摘要：随着设备朝着大型化、高速化的发展，振动引起的问题更为突出，需要 解决的问题更为迫切，也对振动测试与振动分析技术的研究提出了越来越高的要求。用光纤振动传感器取代常规的振动传感器，尤其是在一些具有强电磁干扰等 环境恶劣的特殊场合，己成为发展的趋势，不同类型、不同原理的光纤振动传感 技术对于振动检测领域的发展有着非常重要的现实意义。本文对光纤振动传感技 术的全球专利申请脉络进行了详细梳理，并通过专利数据统计分析，认识了光纤 振动传感技术的专利申请状况、研究热点以及核心技术的发展，为光纤振动传感 技术的后续审查工作打下了坚实的基础。 关键词：光纤；光栅；振动；传感；解调；分布式 一、引言 振动问题是近代物理学和科学技术众多领域中的重要课题。目前比较成熟的 振动加速度传感器主要为动圈式、压电式、涡流式和微机电系统等电类传感器， 上述类型的传感器都存在易受电磁干扰的问题，应用受到一定的限制。由于光纤 不仅可以作为光波的传输介质，而且光波在光纤中传播的特征参量（振幅、相位、偏振态、波长等）会因外界因素（如温度、压力、磁场等）的作用而发生变化。 用光纤振动传感器取代常规的振动传感器，尤其是在一些具有强电磁干扰等环境 恶劣的特殊场合，己成为发展的趋势。本文旨在通过梳理光纤振动传感技术的全 球专利申请，通过专利数据统计分析，认识了解光纤振动传感技术的专利申请状况、研究热点以及核心技术的发展，为光纤振动传感技术的审查工作打下一定的 基础。 二、专利分析 本文在中国专利文摘数据库（CNABS）和世界专利文摘库（SIPOABS）中，筛 选从1969年6月25日至2017年12月22日申请的国内外专利申请。将从以下 三个方面对光纤振动传感技术的专利进行分析： （1）专利申请发展趋势状况分析 全球范围内关于光纤振动传感技术的专利申请共计1268项，其中向中国专利局提交的国内申请为857项。图1示出了光纤振动传感技术的全球、国内和国外 的专利申请量的发展趋势，从图中可以清楚地看到：光纤传感技术发展中经历了 主要三个阶段，即：1980年以前，光纤传感技术的研究主要停留在理论阶段，以强度调制型光纤传感器的研究为主；从1980年后，开始大规模研究光纤传感技术，出现了大量不同的光纤传感原理和光纤检测技术；进入2000后，各种技术 和器件的研究已基本成熟，光纤传感器开始进入了商业化的进程，光纤传感进入 实用阶段。 图1.专利申请量的发展趋势 对于国外申请而言，尽管他们对于光纤振动传感技术的研究起步很早，但是 总体来看其发展一直呈现较为平稳状态，起伏不大；对于国内申请而言，呈现出 的趋势与国外申请有很大的不同，尽管国内的第一件申请出现的时间较晚，但是 后期发展势头尤为迅猛。 （2）专利申请地域分布状况分析 图2示出了光纤振动传感技术专利申请的国别/地区分布情况，显而易见，中 国是该领域最大的申请来源国；日本是该领域的第二大申请来源国，剩余的部分
光纤振动传感器的研究
第三章光纤振动传感器的研究 随着光纤和光电子器件技术研究的不断深入，光纤传感技术得到了突飞猛进的发展。由于光纤传感器的体积小、质量轻、精度高、响应快、动态范围宽、响应快等优点，并且它具有良好的抗电磁干扰、耐腐蚀性和不导电性，所以在很多领域都应用广泛。光纤传感器发展到现在，已经可以探测很多的物理量，给人们的生活带来了极大的益处。其中探测的物理量有电压、电流、加速度、流速、压力、温度、位移、生物医学量及化学量等等。光纤振动传感器就是这些中的一员。光纤振动传感器的出现已有30来年的历史，它是测量振动信号的。最初的光纤振动传感器是采用干涉式的结构[2]，利用振动产生的光纤应变导致干涉仪信号臂的相位发生变化，但这种传感器结构比较复杂，不利于复用。 由于振动在自然界、人们生活中及各个重大工程中普遍存在，所以研究人们对振动的测量十分关注。本章将对几种常用的光纤振动传感器的结构设计、信号解调方法所存在问题，进行分析与讨论，继而可以更好的设计新的振动传感器，为设计做好准备工作。 3.1几种典型的光纤振动传感器的设计 查阅了众多文献资料，归纳了几种典型的光纤振动传感器的结构原理，主要有光强调制型、相位调制型、光纤布拉格光栅波长调制型、偏振态调制型等几种形式。 3.1.1相位调制型光纤振动传感器的原理及结构 利用外界因素引起的光纤中光波相位变化来探测各种物理量的传感器，称为相位调制传感型光纤传感器。由于位相调制传感器具有非常高的灵敏度，它是所有光纤传感器中最为人所知的。一般地说，这种传感器运用一个相干激光光源和两个单模光纤。光线被分束后入射到光纤。如果干扰影响两根相关光纤的其中一根、就会引起位相差，这个位相差可精确地检测出。位相差可用干涉仪测量。有四种干涉仪结构。它们包括：马赫—泽德尔、迈克尔逊、法布里—帕罗和赛格纳克干涉仪，其中马赫—泽德尔和赛格纳克干涉仪分别在水听器和陀螺上应用非常广泛。 下面是基于光纤Sagnac干涉原理。A和B是干涉仪的两个传感臂，起到传输光的作用。C是一段被绕成圆环状的光纤，是用来接收或感应外接信息的变化，2 2光纤3dB耦合器被用来分解和合成干涉光束。注入的光经过耦合器被分为两束，一束光由A到C再到B，最后传回到耦合器中；另一束由B到C再到A，最后传回到耦合器中，两束光相遇产生干涉。
最新光纤传感器的应用研究
光纤传感器的应用研 究
光纤传感器的应用研究 孙义才 2011301510103 电科三班 摘要：光纤传感技术是一门新的科学技术，也是信息社会的一个重要技术基础，在当代高科技中占有十分重要的位置。该技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术和密集型前沿技术。本课题主要了解光纤导光的基本原理及其在传感技术上应用的物理基础，重点研究光纤传感器敏感的物理量、光纤传感器的基本类型及其相关应用。 关键词：传感器；光纤通信；禁带宽度；光纤传感温度计；光纤传感压强计。 1.序言 光纤传感技术是二十世纪七十年代左右随着光纤通信技术的萌芽而迅速建立起来的，通过以光波这一载体并光纤这一媒质，起到具有感知与信号传输的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。传感技术是近几年热门的应用技术，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 现阶段，光纤传感领域在世界中的发展大致分为两大方面：应用开发与相关原理性研究。 2.1光纤传感器的结构原理 以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接，见图(a)。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。 可见,光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机—电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。
光纤微振动传感器原理
光纤微振动传感器原理 朱磊（机械与电子工程学院电子信息工程）指导教师：许海峰 摘要：利用光纤共振原理设计和实现了一种光纤微振动传感器。光纤微振动传感器主要有两种结构形式：带电的微振动传感器和不带电的微振动传感器, 以适应不同环境的在线检测。 关键词：光纤传感器光纤共振在线检测 Abstract: using fibre resonant design principles and realize a fiber optic micro vibration sensor. Fiber optic micro vibration sensor to basically have two kinds of structure form: charged micro vibration sensor and uncharged micro vibration sensor to adapt to different environment of on-line detection. Keywords: optical fiber sensor fiber resonance on-line detection 1.引言 光纤具有传输损耗小、抗电磁干扰等优点, 在传感器领域内已得到广泛应用。以往的传光型光纤振动传感器, 光纤只用于传输光而本身并不振动, 主要是利用与被测物相连的探头振动来进行检测的。本光纤振动传感器有别于传统的光纤振动传感器, 光纤是随着被测物的振动而振动的, 在谐振时, 利用共振原理对微小振动能够放大50～100 倍, 最小测量精度为0. 01mm, 还具有在线实时检测的功能。可用于测量大型发电机、房屋以及桥梁等的微振动。光纤微振动传感器主要有两种结构形式: 带电的微振动传感器和不带电的微振动传感器。带电的微振动传感器适用于弱磁场和低电压的环境下, 如检测房屋以及桥梁的微振动, 并且成本和造价都比较低; 不带电的微振动传感器适用于强磁场和高电压的环境下, 如检测大型发电机的微振动。这两种微振动传感器对温度都是不敏感的。 2.振动原理 按照横向振动理论, 光纤的固有振动频率为： ωr=βr2EIρA=βr?2EIρπR2?2=K r2EI/ρπR2（r=1,2,3…) 1
运用光纤传感中震动原理在通信维护中的运用
光纤传感中震动原理在通信中的运用 （LTR 1550系列光缆普查仪在通信中的优势） 作者：王志刚LTR 从1966年英籍华人高锟博士提出光纤通信到现在，光纤光缆在通信领域得到飞速发展，起到了不可替代的作用，并且在近几年将会完成全光网络的发展。我国从1977年“光纤之父”赵梓森院士在武汉邮科院生产出第一个光纤到1982年我国第一条光纤实用化工程武汉八二工程的完工，开始了光纤通信轰轰烈烈的大建设，同时光纤的施工和维护的技术也不断成熟。 纵观我国光纤光缆工程的建设大家会发现，施工单位能很熟练的完成一个光缆工程的施工，但很难找到在室外自己需要的拿条光缆。特别是现在慢慢向全光网络发展，同一个人、手井里面会出现同一个厂家、同一个型号和同样芯数的光缆会有好几十条。因为我国市政和绿化部门的审批很难和很慢批下来，所以造成了同一条通信管道中有移动、联通、电信、广电等等不同通信运营商的同一个厂家、同一个型号和同样芯数的光缆。并且很多光缆在施工过程中光缆表面的字体很多都被拖模糊了。这样给后期的维护和割接工作带来了非常大的麻烦。通过光纤震动感应的原理来识别光缆不断打破了传统切断、弯曲和冷冻破坏性识别的误区并且在识别距离上得到大大的提升，最长可以做到80km。 光纤传感技术伴随光纤通信技术的发展而兴起，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。所谓感知，
是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度、波长、频率、相位和偏振态等发生变化，测量光参量的变化即感知外界信号的变化。所谓传输，是指光纤将受到外界信号调制的光波传输到光探测器进行检测，将外界信号从光波中提取出来并按需要进行数据处理。 技术壁垒依然存在 既能感知，又能传输是光纤传感技术的最大特点，在光纤传感领域拥有很高造诣的南京大学工程管理学院张旭苹教授指出光纤传感技术是物联网的重要技术之一。张旭苹教授通俗简明地介绍了光纤传感技术的基本工作原理：当光纤受到一点很微小的外力作用时，就会产生微弯曲，而其传光能力发生很大的变化。声音是一种机械波，它对光纤的作用就是使光纤受力并产生弯曲，通过弯曲就能够得到声音的强弱。系统软件会对声波进行分析处理，从而获取有价值的信息。 光纤传感技术能够实现大范围测量场中分布信息的提取，因而可解决目前测量领域的众多难题，如：分布式温度传感器可用于大、中型变压器、发电机组和油井的温度分布测量，大型仓库、油库、高层建筑、矿井和隧道的火灾防护及报警系统等领域；分布式应力传感器可用于桥梁、堤坝等设施的安全检测，航空、航天飞行器等大型设备老化程度的检测，智能材料制备等领域。
振动光纤基本原理
振动光纤 振动光纤，俗称“光纤围栏”，利用对外界振动和压力敏感并具有感测功能的光纤作传感介质，将“传”和“感”合为一体，传感光纤在外界物理因素(如运动、振动和压力) 的作用下，改变光纤中光的传输参数（相位，波长，功率等），从而对外界振动和压力进行探测报警。 铺设方式： 1、挂网布设方式 传感光缆采用U型布缆铺设方式（沿围栏直拉两道振动传感光缆）时,两条光缆之间保持一米的间距，底部一道光缆离围栏底部三十公分处开始绑扎，每隔四十公分绑扎一条专用扎带，这样布设方式增加了单位面积的缆线长度，能够有效地探测到微小的入侵报警信号。布缆时振动传感光缆弯曲弧度不可小于45度，施工时不可强拉振动传感光缆。
示意图 实际效果 2、地埋布设方式 传感光缆采用地埋型布缆铺设方式，在草地下10cm处铺设振动光缆，在地下呈平行式铺设（具体铺设多少道光缆根据实际入侵者穿越方向宽度计算，如下图：如图所示： 草皮植被传感光缆地埋铺设示意图
将需设防的区域地表抛开约1.5~2米宽、深15公分左右的区域、以无纺布打底、 上铺设栅格网（以钢丝卡固定）、振动传感光缆沿周界长度方向迂回平行铺设多道，间 隔距离≤30cm，用尼龙扎带将其固定绑扎在栅格网上、无纺布覆盖、最后以草皮等植 被绿化。这样能够确保有效的识别出入侵的振动信号。 振动传感光缆应平直、紧密地附着在栅格网表面。施工过程中，应注意避免造成振动传感光缆变形、扭曲等损伤。 各个防区的头/终端模块埋置于地表以下，埋深不小于20cm。 其他地埋方式 振动传感光缆埋设在地面下，周界探测区域宽度应不小于1.2米（依据人为跨越时的跨度间距），如须提高警戒级别，可增加周界探测的宽度。土地应是土质较为硬而紧密的泥土或者其他硬质的地面；如果是水分较多，软而松散的土质会吸收振动，造成探测性能下降。在土层的表面沿周界长度方向迂回平行铺设多道振动传感光缆，振动传感光缆间隔距离≤30cm，即1.2米宽的区域应平行铺设4道振动传感光缆，如图:
油浸式变压器光纤振动传感器的研制与测试
Journal of Sensor Technology and Application 传感器技术与应用, 2016, 4(1), 47-55 Published Online January 2016 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/1815387555.html,/journal/jsta https://www.wendangku.net/doc/1815387555.html,/10.12677/jsta.2016.41006 文章引用: 皮本熙, 徐立新, 李文震, 刘诣, 杜振波, 叶阳, 夏历. 油浸式变压器光纤振动传感器的研制与测试[J]. 传 The Design and Test of Fiber Grating Based Sensor for the Vibration Signals from Oil-Immersed Transformer Benxi Pi 1, Lixin Xu 2, Wenzhen Li 2, Yi Liu 1, Zhenbo Du 1, Yang Ye 3, Li Xia 3* 1State Grid Electric Power Research Institute Nanrui Co., Ltd., Wuhan Hubei 2 State Grid Eastern Inner Mongolia Electric Power Co., LTD, Hohhot Inner Mongolia 3 Huazhong University of Science and Technology, Wuhan Hubei Received: Jan. 6th , 2016; accepted: Jan. 26th , 2016; published: Jan. 30th , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/1815387555.html,/licenses/by/4.0/ Abstract A vibration sensor based on fiber Bragg grating is proposed for the measurement of vibration sig-nals in oil-immersed transformers. This paper firstly describes the principle structure of the sen-sor and the advantages of the vibration signal in the special environment of the transformer. Through the vibration simulation test, no-load and oil two kinds of sensor performance test and under oil immersion environment, the measured vibration signal dynamic range for 400 Hz, the measurement accuracy is up to 1 Hz. Finally, the temperature rise experiment is performed in the transformer insulation oil, and the vibration signal can be accurately measured from the temper-ature range of 40?C - 100?C . Keywords Fiber Grating, Transformer, Vibration Sensing, Temperature Rise 油浸式变压器光纤振动传感器的研制与测试 皮本熙1，徐立新2，李文震2，刘 诣1，杜振波1，叶 阳3，夏 历3* 1国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北 武汉 2 国网内蒙古东部电力有限公司，内蒙古 呼和浩特 * 通讯作者。
光纤振动传感器
第一章绪论 1.1 引言 自20世纪70年代美国Corning公司制造出第一根低损耗光纤至今，光纤通信技术从实验室走向产业，迅速壮大，并发展成为年产值逾千亿元、当今信息时代的支柱之一。与之相伴生的光纤产业链的另一个分支——光纤传感技术产业，在经历了由零星研究走向集中开发、由军用步入民用、由单点监测走向分布式网络监测之后，近年来正大踏步地走向产业腾飞之路。 随着当今军事、工业、民用等领域自动控制系统的飞速发展，作为系统核心的传感技术在人们的生活中得到了越来越广泛的应用。而伴随对传感性能的不断提高的要求，许多新型的传感器件和方法被不断研制出来。 作为传感器件应用的光纤传感器，具备了灵敏度高、动态范围大、不受电磁干扰等突出的优点。在包括强度、频率、波长、偏振调制等多种光纤传感形式当中，相位调制型具有最高的灵敏度，而分布式相位调制型光纤振动传感器则可以实现连续高精度定位传感，具备广阔的应用前景。 1.2 光纤传感技术简介 光纤传感器的历史可追溯到上世纪70 年代，那时，人们开始意识到光纤不仅具有传光特性，且其本身就可以构成一种新的直接交换信息的基础，无需任何中间级就能把待测的量与光纤内的导光联系起来。由于其具有常规传感器所无法比拟的优点和广阔的发展前景，很多国家不遗余力地加大对光纤传感器的研究力度，也涌现出许多成果。但它仍存在诸如价格昂贵、技术不够成熟等瓶颈，这使得它在工程上的应用较少。最近涌现的很多成果无论是在价位上还是技术上都有了新的突破。随着新方法、新工艺不断被引入，大量低价位高性能光纤传感器面世，而光纤与其他学科理论相结合，不仅使光纤传感器在信号检测精度、传输减损、信号处理方面有了很大的提高，而且其应用领域也越加广阔。 1.3 光纤传感器的应用 光纤传感器作为一种优势明显的新型传感器不但在高、精、尖领域得到应用，而且在传统的工业领域被迅速推广，其本身产品也不断推层出新，显示出强大的生命力。可以预见随着制作技术的日益成熟和器件性能的不断提高，不久的将
振动光纤传感器的应用
基于纳米银膜的微振动光纤传感器及其应用的研究膜片式微振动光纤传感器的核心技术是高灵敏度传感膜片的制作及传感膜片与探测光的耦合方式。本文使用液相化学反应生成了一种纳米银膜，使用纳米银膜设计出一种高灵敏度的微振动传感器；使用相位载波（ＰＧＣ）零差解调方法，构建了一种微振动光纤传感器系统。实验结果充分证明，此传感器系统结构简单，体积小，对声压、光压的具有理想的感应灵敏度及检测线性度；此传感器可应用于声音传感、微振动传感、光压传感、光功率测量等。银膜的声压响应灵敏度为160nm/pa，其底噪最小可检测压力灵敏度为14.5gpa/hz；其感应光功率改变量的灵敏度为5.1nm/mw。 第一章：首先，介绍了光纤传感器的研究状况及膜片式光纤传感器的发展历程。其次，提出本论文研究的目的和意义。 第二章：分析干涉型光纤传感器传感原理，并详细介绍了马赫曾德干涉仪的传感原理及光纤干涉仪的解调方法一相位载波（ＰＧＣ）零差法的载波原理及解调原理。这是整个论文工作的理论准备。 第三章：首先，介绍了金属膜片的制作工艺；其次，详细介绍了纳米银膜传感探头的制作；最后介绍了传感探头的安装。 第四章：对本论文提出并制造的基于纳米银膜的微振动光纤传感器系统，通过对声压及光压信号的测试，进行了对银膜压力感应特性的研究。设计了传感器银膜振动幅的标定实验；设计了银膜探头的声压响应实验，确定了银膜振动幅与声压强度的关系，并得到了银膜的声压响应灵敏度为１６０ｎｍ／Ｐａ，高于目前已报道的研究成果
两个数量级；设计了微振动光纤传感器的光压强度检测实验，其感应光功率改变量的灵敏度为５．１ｎｍ／ｍＷ；设计了微振动光纤传感器的双波长光波的光压强度检测实验。 第五章：首先对本论文的内容进行了总结和回顾；其次，在吸取国内外相关的最新研究成果、本论文所取得的研究成果及发现的不足之处的基础上，对今后的研究工作做了展望以及实验改进的设想。 关键词：微振动光纤传感器：纳米银膜；声压传感；光压传感；相位载波零差法基纳米银膜的微振动 第一章绪论 １．１引言第一章绪论 从上个世纪６０年代开始，激光技术及光纤制造技术的先后出现，使光纤传感器的出现成为了可能。相比于传统以电磁为传导媒介的传感器，光纤类传感器具有传感灵敏度高、可测频带宽、抗强电磁干扰、耐腐蚀老化、易于弯折、质量小、价格低廉、能量损耗低、可重复使用等优点，特别适用于遥远距离测试以及在易于燃烧、易于爆炸、微小空间、强电磁干扰等环境下使用。光纤传感器是光学技术、声学技术、材料科学、精确计量和信息解调技术等多个学科交叉的综合性高新科技前沿技术之一，能够广泛应用于能源安全、机械加工、电力传输、冶金监测、食品质检、建筑安全、国防科技、生物技术、卫生医疗、材料、环保监控、农林牧畜、工业测控、灾害防御、交通运输、信息产业、计量测试等众多领域，与人们的日常生活息息相关。光纤传感器技术的发展应用可分为如下几个主要阶段：上二
光纤传感器结构原理及分类[图]
光纤传感器结构原理及分类[图] 1、光纤传感器结构原理 以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接，见图(a)。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成，见图(b)。 由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。 可见，光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机—电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。 光是一种电磁波，其波长从极远红外的lmm到极远紫外线的10nm。它的物理作用和生物化学作用主要因其中的电场而引起。因此，讨论光的敏感测量必须考虑光的电矢量E的振动，即 A——电场E的振幅矢量；ω——光波的振动频率；φ——光相位；t——光的传播时间。 可见，只要使光的强度、偏振态(矢量A的方向)、频率和相位等参量之一随被测量状态的变化而变化，或受被测量调制，那么，通过对光的强度调制、偏振调制、频率调制或相位调制等进行解调，获得所需要的被测量的信息。 2、光纤传感器的分类 注：MM多模；SM单模；PM偏振保持；a，b，c功能型、非功能型、拾光型 （1）根据光纤在传感器中的作用 光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大类。 1）功能型（全光纤型）光纤传感器 利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用，而且还利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，其光学特性(光强、相位、偏振态等)的变化来实现“传”和“感”的功能。因此，传感器中光纤是连续的。由于光纤连续，增加其长度，可提高灵敏度。 2）非功能型（或称传光型）光纤传感器 光纤仅起导光作用，只“传”不“感”，对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。光纤不连续。此类光纤传感器无需特殊光纤及其他特殊技术，比较容易实现，成本低。但灵敏度也较低，用于对灵敏度要求不太高的场合。 3）拾光型光纤传感器 用光纤作为探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。 （2）根据光受被测对象的调制形式 形式：强度调制型、偏振调制、频率调制、相位调制。
8防区型光缆振动探测报警系统方案
振动光缆周界 报警系统 方案 北京汉科云端科技发展有限公司
1》系统概述： 本方案采用光缆作为传感探测单元，光缆因其独特的线性结构可以不受周界轮廓的限制，在有很多转角，有落差、有弧度的周界中使用时光缆可以随周界的形状布设，不会有任何的死角。震动光缆探测周界报警系统不需铺设电源线、信号线，而且光缆的使用寿命长，因而能够满足客户低投入、低耗能，高防范的要求。 光纤周界安防系统技术先进而成熟，该系统具有不受电磁及无线电干扰的特性，有极高的探测灵敏度和非常低的误报率，并具有能在恶劣环境下稳定工作、使用寿命长、易于安装维护、故障率低等优势。 传统的周界安防解决方案(红外对射方案、视频监控方案、微波对射方案、泄漏电缆方案、振动电缆方案、电子围栏、电网等)为社会平安保障做出了应有贡献，但受一些客观技术条件等因素所限，还存在着一些共性或个性不足，具体如下： 红外等传统方案，防护等级较低，对于蓄意侵入者而言，很容易跨越或规避；同时易受地形条件的高低、曲折、转弯、折弯等环境限制，而且它们不适合恶劣气候，容易受高温、低温、强光、灰尘、雨、雪、雾、霜等自然气候的影响，误报率高； 泄漏电缆和振动电缆报警属于电缆传感，传感部分都是有源的，系统易受电磁干扰；电子围栏、电网等方案又有一定危害性。上述方案可监测的距离较短，单位距离成本高，在需要进行长距离监测的情况下，系统造价高昂。且传感器单元的寿命较短，长时间连续使用，维护成本较高； 干扰机会增多(电磁干扰、信号干扰、串扰等)，灵敏性下降，误报率、漏报率上升等； 对于大范围监控，以上传统方案本身没有定位功能，遇上侵入行为，无法定位。这意味着无法及时、准确地确定危险地点，无法及时采取制止措施阻止侵入行为导致核心区域失密、被破坏。 综上可见，基于电传感技术的传统周界安防解决方案受自身技术条件限制存在诸多功能缺陷，而新时期的周界安防系统要能够对各种入侵事件及时识别响应，且须具有长距离监控、高精度定位功能、低能源依赖性、高环境耐受性、抗
浅谈振动探测振动光纤报警系统
探测振动光纤报警系统
北京三安古德针对泄漏电缆安装及使用方法做详细讲解 1、主控设备的选择和安装 1）报警主机的选择和安装 报警主机的选择：本系统对报警主机的选配没有特殊要求，只要能够接收和处理开关量信号即可。如霍尼韦尔、博士或国产报警主机。报警主机的安装：严格按照国家相关规范标准安装。可以安装在中心控制室内墙面上或控制机柜里。 泄漏电缆警戒系统控制器的安装 控制器可以安装在周界防范区域内背阴处的墙面或支架上，引线端子要朝下，离地至少50公分，并要做好控制器的防水处理。控制器也可以安装在中心控制室内墙面上或控制机柜里。要做好控制器外壳的接地。一个控制器只能控制一个防区。防区泄漏电缆警戒长度不应超过105米。
防水事项：控制器外壳引出线端子朝下安装时，外壳具有防水功能，可以直接固定到室内或室外的墙壁或机柜中。室外采取其它方式安装时，为了防水，控制器机箱外需再加装防水罩或箱。 供电：控制器采用交流220V供电。“火线”和“零线”可直接连到控制器内部电源板左下角标有“L”、“N”的端子上，接地线不要接错，否则会烧坏控制器。 2、电缆的敷设 振动光纤示意图 由于系统采用的是高频电路设计，外界强电磁场及活动物体对它有直接影响，而且探测、接收、报警的强弱质量与两根探测电缆敷设的工
艺质量直接关联，所以我们在敷设探测电缆之前要做好现场勘查，要选择合理的布线路由。在施工中，北京三安古德提醒我们要注意以下几点： 1）要避开强磁场源（动力变压器、380伏动力电线、变电柜、电源柜、抽水泵、鼓风机、大排风扇、高频电磁信号传输线、高压电线架、电磁信号发射接收塔或系统等）、活动的金属网、和电线杆至少2m。2）距离人行道和汽车道至少2m。 3）两根泄漏电缆只要相对平行，间距控制在35cm～1.2m左右分布即可。 4）两根泄漏电缆敷设的深度要根据地表层介质情况而定。水泥地、砖地或其它硬质板地的敷设深度应控制在3～7cm；松软的泥土地敷设深度应控制在3～15cm（包括草坪的土质厚 北京三安古德科技发展有限公司是一家专业从事周界入侵防盗产品的研发、生产、销售、以及工程设计、工程施工于一体的安防企业。有着雄厚的科研背景和技术实力。 2012年，公司与加拿大技术公司合作，对现有的产品进行全面技术升级，产品稳定性居于国内前列。 2013年，公司进一步拓展国内及海外市场，产品远销海内外。 产品认证：通过ISO9001质量管理体系认证 公司销售产品：脉冲电子围栏、振动光纤、埋地泄漏电缆、红外射线、刀片电子围栏
光纤传感器技术及其应用
学业论文 题目：光纤传感技术及其应用 姓名：赵晓雷 所在学院：机电工程学院 专业班级：电气一班 学号： 100101110 指导老师：李娜 日期： 2011年12月
光纤传感器技术及其应用一：光纤传感器的定义、结构、特点与分类； 二：光纤传感器的原理与应用； 三：光纤传感器在检测技术中的应用； 四：光纤传感器的发展前景； 参看文献：《光纤传感器技术及其应用》；作者：王玉田
一：光纤传感器的定义、结构、特点与其分类； 1.定义， 中文名称：光纤传感器 英文名称：optical fiber transducer 定义1：利用光导纤维的传光特性，把被测量转换为光特性(强度、 相位、偏振态、频率、波长)改变的传感器。 应用学科：航空科技（一级学科）；飞行控制、导航、显示、控制和记录系统（二级学科）。 定义2：利用光纤技术和光学原理，将感受的被测量转换成可用 输出信号的传感器。 应用学科：机械工程（一级学科）；传感器（二级学科）；传感 器一般名词（三级学科）。 2.光纤传感器的特点： 一、灵敏度较高 二、几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器 三、可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的件； 四、可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境； 五、而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。
附属说明：可以用来检测多种物理量，比如声场、电场、压力、振动、温度、加速度等，还可以完成现有检测工作中难以完成的检测任务。在狭小的空间里，在强电磁干扰和高电压的环境里，光纤传感器都显示出了超强的能力。目前光纤传感器已经有70多种，大致上分成光纤自身传感器和利用光纤传感器。近年来得到很好的发展，大多应用在低碳领域。在风力发电中，光纤传感工艺开始用于检测和优化风力发电风轮系统。作为发展最快的能源工艺，风轮的尺寸越来越大。这些风轮体积巨大，又安装在比较遥远的地点。监控工程师需要实时了解这些风轮的状态。因此，光纤传感器就能发挥其功效，帮助工程师了解风力发电机机组的运行情况。光纤传感器工艺耗能极低而且灵敏，特别在远距离传输中，信号稳定，受干扰小。这些特点使光纤传感器成为极端环境下的理想选择。 2.光纤传感器结构 以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成。 3.光纤传感器的分类； 功能型、非功能型和拾光型三大类。 1）功能型（全光纤型）光纤传感器 利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)
雅企科技-光纤振动传感周界报警系统技术白皮书
光纤振动传感周界报警系统 技术白皮书 北京雅企泰利科技有限公司 二零一一年五月三十一日
目 录 1. 技术原理 (2) 1.1 系统概述 (2) 1.2 系统原理 (2) 1.3 系统连接 (2) 1.4 系统连接图 (3) 2. 系统性能特点 (4) 2.1 网络传输 (4) 2.2 多级接警 (4) 2.3 工业级品质 (5) 2.4 稳定性好 (5) 2.5 维护量小 (5) 2.6 扩展性强 (5) 3. 机场周界技术应用实例介绍 (5) 3.1 传感光缆的安装方式 (6) 3.2 产品机场应用的优势 (6) 3.3 机场应用中的误报分析及解决方式 (7) 3.4 系统通信与供电 (7) 3.5 与其他系统的联动 (8) 4. 与其他系统的优势对比 (8)
光纤振动传感周界报警系统技术白皮书 1.技术原理 1.1 系统概述 网络型光纤振动传感周界报警系统是一款功能强大的周界报警系统。采用普通的通信光缆作为感应单元，采用通信光缆进行通信，采用 C/S（客户端/服务器）的网络形式对前端探测器进行探制，报警中心可分为多级的全光纤结构,可无 限接入探测器，接警中心可分为一级接警中心和二级接警中心，通过因特网 或局域网互联。将探测到的入侵破坏信号传输到接警中心服务器上，通过报警软件对信号进行分析处理，最终确定报警信息，并在电子地图上显示报警位置。一级接警中心通过局域网连接网络型数据采集器。每个一级接警中心最多连接 128 台网络型数据采集器。每台采集器可布防两个防区，能够设置256 个防区，每个防区的有效长度探测为 1000m。每台采集器都有一个独立的 IP 地址，可以在控制室直接控制或调节采集器的工作状态及内部参数。 1.2 系统原理 将光缆绑扎在周界介质上当有人入侵时，传感光缆会将变化后的光信号传输给网络型数据采集器，网络型数据采集器接收到变化后的光信号后，对该信号进行初步的分析处理，提取出信号的特征值，以数据包的形式通过局域网将数据采集器装置优化后的入侵信号，并存入数据库，运用多种预设的数据分析手段对信号进行分析、计算、比较、判断，从而可以准确的判别出入侵的动作。 1.3 系统连接 系统主要由工控机、接警中心软件、光电转化模块、网络型振动光缆采集器和 32 路联动输出设备组成，工控机、光电转化某块和 32 路联动输出设备放置在控制室，工控机和 32 路联动输出设备通过网线分别连接到光电转化模块上，光电转化模块通过两芯通讯光缆与前端的网络型数据采集器相连，网络型数据采集器和网络型数据采集器之间也是通过两芯的通讯光缆相连，每台网络型数据采集器最多可以采集两个防区的振动信号。