FBG分布式應(yīng)變重構(gòu)方法及解調(diào)應(yīng)用研究.pdf

1、光纖Bragg光柵（FBG）是現(xiàn)代光學(xué)傳感領(lǐng)域最重要的傳感元器件之一，廣泛應(yīng)用于軍事和民用各領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)多種物理量的傳感測量。應(yīng)變是FBG直接傳感量之一，檢測均勻應(yīng)變時，F(xiàn)BG反射譜的中心波長（即Bragg波長）變化量與被測應(yīng)變成正比，通過檢測Bragg波長變化量即可解調(diào)出應(yīng)變。而當(dāng)FBG檢測非均勻應(yīng)變時，反射譜發(fā)生畸變，不再呈現(xiàn)單峰形狀，雖然非均勻應(yīng)變與反射譜仍存在對應(yīng)關(guān)系，但是FBG非均勻應(yīng)變解調(diào)遠(yuǎn)比均勻應(yīng)變解調(diào)復(fù)雜。由于一些特殊場

2、合非均勻應(yīng)變檢測的需求，基于FBG的分布式應(yīng)變檢測成為FBG傳感技術(shù)的一個重要研究方向。本文對FBG軸向分布式應(yīng)變的重構(gòu)方法及解調(diào)應(yīng)用進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下：
　　首先，在深入了解FBG的折射率調(diào)制模型和光傳輸理論的基礎(chǔ)上，探討FBG傳感原理，比較FBG現(xiàn)有基本重構(gòu)及解調(diào)方案。
　　其次，分析了基于剝層算法（LP）的FBG軸向分布式應(yīng)變重構(gòu)方法，提出了復(fù)耦合系數(shù)常幅值改進(jìn)剝層算法（QAC-LP），并進(jìn)行了仿真驗證，研究結(jié)果

3、表明QAC-LP重構(gòu)精度遠(yuǎn)優(yōu)于LP；同時，采用多項式初始化（PFI）的思想，對兩種優(yōu)化算法（遺傳算法、粒子群算法）進(jìn)行了仿真研究，研究結(jié)果表明PFI法有效提高了優(yōu)化算法的重構(gòu)效率。分析比較不同重構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案速度精度及適用范圍，研究結(jié)果表明基于PFI的遺傳算法在FBG分布式應(yīng)變重構(gòu)時綜合性能最佳。
　　再者，利用光學(xué)低相干反射（OLCR）原理實(shí)現(xiàn)FBG反射譜檢測，并將基于PFI的遺傳算法應(yīng)用于OLCR-FBG動態(tài)掃描檢測系統(tǒng)，開發(fā)了基