面向海洋静冰压力监测的薄膜结构光纤Fabry-Perot传感器设计与性能分析

黄梦醒; 李宇航; 王冠军; 刘建勋; 严璐; 王隆娟

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019087

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

面向海洋静冰压力监测的薄膜结构光纤Fabry-Perot传感器设计与性能分析

专题：海洋信息感知、传输与融合 | 更新时间：2024-06-05

- 面向海洋静冰压力监测的薄膜结构光纤Fabry-Perot传感器设计与性能分析
- Design and characteristic analysis of fiber optic Fabry-Perot sensor for static ice strain monitoring
- 通信学报 2019年40卷第4期页码：43-48
- 作者机构：
  
  1. 海南大学信息与通信工程学院，海南海口 570228
  2. 海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室，海南海口 570228
  3. 中北大学信息与通信工程学院，山西太原 030051
- 作者简介：
  
  [ "黄梦醒（1973- ），男，河南信阳人，博士，海南大学教授、博士生导师，主要研究方向为数据与知识工程、智能信息处理等。" ]
  [ "李宇航（1994- ），男，河南漯河人，海南大学硕士生，主要研究方向为海洋信息探测与传输、海洋传感器与系统。" ]
  [ "王冠军（1983- ），男，河南淅川人，博士，海南大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为海洋传感器与系统、光纤传感、集成光子学。" ]
  [ "刘建勋（1982- ），男，山西大同人，海南大学讲师，主要研究方向为测试计量技术及仪器。" ]
  [ "严璐（1992- ），女，浙江杭州人，中北大学硕士生，主要研究方向为光纤传感、光纤光学。" ]
  [ "王隆娟（1976- ），女，海南东方人，海南大学讲师，主要研究方向为信息安全风险评估、网络攻防。" ]
- 基金信息：
  
  海南省自然科学基金面上基金资助项目(617079);国家自然科学基金地区基金资助项目(61865005);海南省重大科技计划基金资助项目(ZDKJ2016015);陕西省自然科学基础研究计划青年基金资助项目(2018JQ6076);“十三五”装备预研领域基金资助项目(61404140304);海南大学人才引进科研启动基金资助项目(KYQD(ZR)1882)
- DOI：10.11959/j.issn.1000-436x.2019087
  中图分类号： P229.5
- 网络首发：2019-04，
  
  纸质出版：2019-04-25
- 稿件说明：
移动端阅览
黄梦醒, 李宇航, 王冠军, 等. 面向海洋静冰压力监测的薄膜结构光纤Fabry-Perot传感器设计与性能分析[J]. 通信学报, 2019,40(4):43-48.

Mengxing HUANG, Yuhang LI, Guanjun WANG, et al. Design and characteristic analysis of fiber optic Fabry-Perot sensor for static ice strain monitoring[J]. Journal on Communications, 2019, 40(4): 43-48.
黄梦醒, 李宇航, 王冠军, 等. 面向海洋静冰压力监测的薄膜结构光纤Fabry-Perot传感器设计与性能分析[J]. 通信学报, 2019,40(4):43-48. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2019087.

Mengxing HUANG, Yuhang LI, Guanjun WANG, et al. Design and characteristic analysis of fiber optic Fabry-Perot sensor for static ice strain monitoring[J]. Journal on Communications, 2019, 40(4): 43-48. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2019087.

摘要

海冰是重要的自然灾害之一，针对静冰压力监测需求，首次提出一种基于光纤Fabry-Perot传感器的静冰压力测试新方法。结合膨胀辅助放电方法，制备了一种薄膜结构的高灵敏度光纤Fabry-Perot压力传感器，并采用金属管/PDMS/AB 胶组合方法对传感器进行了封装。在此基础上，研究了–15℃～0℃之间静冰融化和冻结过程中的内部应变变化特性。实验结果表明，所制备的薄膜结构光纤Fabry-Perot压力传感器在静冰压力监测中具有良好的灵敏度。所研究内容对远距离分布式海洋静冰特性监测具有一定的参考价值。

Abstract

Sea ice is one of the important natural disasters.A new method based on optical fiber Fabry-Perot sensor for ice strain measurement was proposed to meet the needs of ice strain monitoring.A high sensitivity optical fiber Fabry-Perot pressure sensor with thin-film structure was realized by means of pressure assisted arc discharge method

and the sensor was encapsulated by metal tube /PDMS /AB epoxy glue combination method.On this basis

the static internal strain characteristics of ice in the process of melting and freezing during -15℃～0℃ was studied.Experimental results show that this proposed thin-film fiber Fabry-Perot pressure sensor has good sensitivity characteristic in ice strain monitoring

it is believed of great value for the monitoring of remote distributed sea samples.

关键词

Keywords

references

JIA Z G , REN L , LI DONG S , et al . Design and application of the ice force sensor based on fiber Bragg grating [J ] . Journal of Optoelectronics Laser , 2011 , 44 ( 10 ): 2090 - 2095 .

ZHOU Z , HUANG M H , HE J P , et al . Ice structure monitoring with an optical fiber sensing system [J ] . Cold Regions Science and Technology , 2010 , 61 ( 1 ): 1 - 5 .

GE J F , YE L , ZOU J H . A novel fiber-optic ice sensor capable of identifying ice type accurately [J ] . Sensors and Actuators A:Physical , 2012 , 175 ( 4 ): 35 - 42 .

ZOU J H , YE L , GE J F . Novel fiber optic sensor for ice type detection [J ] . Measurement , 2013 , 46 ( 2 ): 881 - 886 .

CUI L Q , LONG X , QIN J M . A bellow pressure fiber optic sensor for static ice pressure measurements [J ] . Applied Geophysics , 2015 , 12 ( 2 ): 255 - 262 .

MARCHENKO A , LISHMAN B . Thermal expansion measurements in fresh and saline ice using fiber optic strain gauges and multipoint temperature sensors based on bragg gratings [J ] . Journal of Sensors , 2016 ( 103 ): 1 - 13 .

YANG Y , YANG L , ZHANG Z , et al . Fiber loop ring down for static ice pressure detection [J ] . Optical Fiber Technology , 2017 , 36 : 312 - 316 .

MA J , JU J , JIN L , et al . Fiber-tip micro-cavity for temperature and transverse load sensing [J ] . Optics Express , 2011 , 19 ( 3 ): 12418 - 12426 .

JIANG X G , CHENG D . Low-cost fiber-tip fabry-perot interferometer and its application for transverse load sensing [J ] . Program Electromagnetic Research , 2014 , 48 : 103 - 108 .

DUAN D W , RAO Y J , HOU Y S . Microbubble based fiber-optic Fabry-Perot interferometer formed by fusion splicing single-mode fibers for strain measurement [J ] . Applied Optics , 2012 , 51 ( 8 ): 1033 - 1036 .

LIU S , WANG Y , WANG G . High-sensitivity strain sensor based on in-fiber improved Fabry-Perot interferometer [J ] . Optics Letters , 2014 , 39 ( 7 ): 2121 - 2124 .

LIU S , YANG K , WANG Y , et al . High-sensitivity strain sensor based on in-fiber rectangular air bubble [J ] . Scientific Reports , 2015 , 5 : 1 - 7 .

LIU Y , WANG D N , CHEN W P . Crescent shaped Fabry-Perot fiber cavity for ultra-sensitive strain measurement [J ] . Scientific Reports , 2016 , 6 ( 1 ):38390.

YAN L , GUI Z G , WANG G J , et al . A micro bubble structure based Fabry-Perot optical fiber strain sensor with high sensitivity and Low-Cost characters [J ] . Sensors , 2017 , 17 ( 3 ):555.

杨睿 . 新型微结构光纤传感器的制备及特性研究 [D ] . 长春:吉林大学 , 2014 .

YANG R . Preparation and characterization of new microstructure fiber optic sensor [D ] . Changchun:Jilin University , 2014 .

浏览量

1528

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据