传感器与检测技术毕业论文

传感器与检测技术毕业论文内容摘要：

脉冲宽度调制器 (PWM)或 DAC。 这样可将 CPU 的温度保持在设计要求之内 (见图 3)。 风扇转度控制在消费电子产品中正变得越来越重要，在此类应用中，减小风扇声学噪音、降低功耗和提高可靠性都是重要改进因素。 图 3：这一简单的低成本 PWM 驱动电路控制散热风扇的转速。 第 3 章 光纤光栅 传感器 的应用 光纤光栅传感器的优势 与传统的传感器相比 ,光纤 Bragg光栅传感器具有自己独特的优点 : (1) 传感头结构简单、体积小、重量轻、外形可变 , 适合埋入大型结构中 , 可测量结构内部的应力、应变及结构损伤等 , 稳定性、重复性好。 (2) 与光纤之间存在天然的兼容性 , 易与光纤连接、低损耗、光谱特性好、可靠性高。 (3) 具有非传导性 , 对被测介质影响小 , 又具有抗腐蚀、抗电磁干扰的特点 , 适合在恶劣环境中工作。 (4) 轻巧柔软 , 可以在一根光纤中写入多个光栅 , 构成传感阵列 , 与波分复用和时分复用系统相结合 , 实现分布式传感。 (5) 测量信息是波长编码的 , 所以 , 光纤光栅传感器不受光源的光强波动、光纤连接及耦合损耗、以及光波偏振态的变化等因素的影响 , 有较强的抗干扰能力。 (6) 高灵敏度、高分辩力。 正是由于具有这么多的优点 ,近年来 ,光纤光栅传感器在大型土木工程结构、航空航天等领域的健康监测 ,以及能源化工等领域得到了广泛的应用。 光纤 Bragg光栅传感器无疑是一种优秀的光纤传感器，尤其在测量应力和应变的场合，具有其它一些传感器无法比拟的优点，被认为是智能结构中最有希望集成在材料内部，作为监测材料和结构的载荷，探测其损伤的传感器。 光纤光栅的传感应用 土木及水利工程中的应用 土木工程中的结构监测是光纤光栅传感器应用最活跃的领域。 力学参量的测量对于桥梁、矿井、隧道、大坝、建筑物等的维护和健康状况监测是非常重要的 .通过测量上述结构的应变分布 ,可以预知结构局部的载荷及健康状况 .。 光纤光栅传感器可以贴在结构的表面或预先 埋入结构中 ,对结构同时进行健康检测、冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等 ,以监视结构的缺陷情况 .。 另外 ,多个光纤光栅传感器可以串接成一个传感网络 ,对结构进行准分布式检测 ,可以用计算机对传感信号进行远程控制。 (1)在桥梁安全监测中的应用 目前 , 应用光纤光栅传感器最多的领域当数桥梁的安全监测。 斜拉桥斜拉索、悬索桥主缆及吊杆和系杆拱桥系杆等是这些桥梁体系的关键受力构件 ,其他土木工程结构的预应力锚固体系 ,如结构加固采用的锚索、锚杆也是关键的受力构件。 上述受力构件的受力大小及分布变化最直接地反映 结构的健康状况 ,因此对这些构件的受力状况监测及在此基础上的安全分析评估具有重大意义。 加拿大卡尔加里附近的 Beddington Trail 大桥是最早使用光纤光栅传感器进行测量的桥梁之一 (1993 年 ), 16 个光纤光栅传感器贴在预应力混凝土支撑的钢增强杆和炭纤复合材料筋上 ,对桥梁结构进行长期监测 , 而这在以前被认为是不可能。 德国德累斯顿附近 A 4 高速公路上有一座跨度 72 m的预应力混凝土桥 , 德累斯顿大学的 Meissner 等人将布拉格光栅埋入桥的混凝土棱柱中 , 测量荷载下的基 本线性响应 , 并且用常规的应变测量仪器作了对比试验 , 证实了光纤光栅传感器的应用可行性。 瑞士应力分析实验室和美国海军研究实验室 , 在瑞士洛桑附近的 V aux 箱形梁高架桥的建造过程中 , 使用了 32个光纤光栅传感器对箱形 梁被推拉时的准静态应变进行了监测 , 32个光纤光栅分布于箱形梁的不同位置、用扫描法 泊系统进行信号解调。 2020年 6月，同济大学桥梁系史家均老师主持的卢浦大桥健康检测项目中，采用了上海紫珊光电的光纤光栅传感器，用于检测大桥在各种情况下的应力应变和温度变化情况。 整个检测项目的实施主 要包括传感器布设、数据测量和数据分析三大步。 在卢浦大桥选定的端面上布设了 8个光纤光栅应变传感器和 4个光纤光栅温度传感器，其中 8个光纤光栅应变传感器串接为 1路， 4个温度传感器串接为 1路，然后通过光纤传输到桥管所，实现大桥的集中管理。 数据测量的周期根据业主的要求来确定，通过在桥面加载的方式，利用光纤光栅传感网络分析仪，完成桥梁的动态应变测试。 (2)在混凝土梁应变监测中的应用 1989年 , 美国 Brown University 的 Mendez 等人首先提出把光纤传感器埋入混凝土建筑和结构中 , 并描述了实际应用中这一研究领域的一些基本设想。 此后 , 美国、英国、加拿大、日本等国家的大学、研究机构投入了很大力量研究光纤传感器在智能混凝土结构中的应用。 在混凝土结构浇注时所遇到的一个非常棘手的问题是 : 如何才能在混凝土浇捣时避免破坏传感器及光缆。 光纤 Bragg光栅通常写于普通单模通讯光纤上 , 其质地脆 , 易断裂 , 为适应土木工程施工粗放性的特点 , 在将其作为传感器测量建筑结构应变时 ,应采取适当保护措施。 一种可行的方案是：在钢筋笼中布置好混凝土应变传感器的光纤线路后 , 将混凝土应变传感器用铁丝 等按照预定位置固定在钢筋笼中 , 然后将中间段用纱布缠绕并用胶带固定。 而对粘贴式钢筋应变传感器一般则用外涂胶层进行保护。 2020年 9月，上海紫珊光电技术有限公司自主研发的光纤光栅传感应变计埋设于混凝土中对北京中关村某标志性建筑进行静态应变测量。 上海紫珊光电技术有限公司自主研发的光线光栅应变计具有精度高 (一般为 1με，如果是小量程的应变测量，可以达到 )、可靠性高、安装方式多样、使用方便等优点，成功应用于北京中关村某标志性建筑中，布设在钢梁上并埋设在混凝土中对支柱钢梁进行施工过程监测。 (3)在水位遥测中的应用 在光纤光栅技术平台上研制出的高精度光学水位传感器专门用于江河、湖泊以及排污系统水位的测量。 传感器的精度可以到达177。 %F S。 光纤安装在传感器内部，由于光纤纤芯折射率的周期性变化形成了 FBG，并反射符合布拉格条件的某一波长的光信号。 当 FBG与弹性膜片或其它设备连接在一起时，水位的变化会拉伸或压缩 FBG。 而且，反射波长会随着折射率周期性变化而发生变化。 那么，根据反射波长的偏移就可以监测出水位的变化。 (4)在公路健康检测中的应用 公路健康监测必要性： 交通是与人们息息相关 的事情，同样也是制约城市发展的主要因素，可以说交通的好坏可以直接决定一个城市的发展命运。 每年国家都要投入大量资金用在公路修建以及维护上，其中维护费用占据了很大一部分。 即便是这样，每年仍然有大量公路遭到破坏，公路的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。 ，而破坏一般都是因为汽车超载，超速以及自然原因引起的，并且也和公路修建的质量有很大关系。 所以在公路施工过程以及使用过程中进行健康检测是非常有必要的。 现在的公路一般分三层进行施工，分为底基层、普通层和沥青层，在施工过程中埋入温度以及应变 传感器可以及时得到温度以及应变的变化情况，对公路质量进行实时监控。