光纖Bragg光柵動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感技術(shù)的研究.pdf

1、光纖Bragg光柵傳感器是利用Bragg波長(zhǎng)對(duì)溫度、應(yīng)力的敏感特性而制成的一種新型的光纖傳感器，除具有傳統(tǒng)電類傳感器的功能外，它還具有分布傳感、抗電磁干擾、精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在大型復(fù)合材料和混凝土的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、智能材料的性能監(jiān)測(cè)、電力工業(yè)、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 本文的主要內(nèi)容包括： 介紹了光纖Bragg光柵的理論模型，并用耦合模理論分析了光纖Bragg光柵的光譜特性。系統(tǒng)研究了光纖光柵的溫度、應(yīng)變

2、傳感特性，并對(duì)現(xiàn)有的光纖光柵解調(diào)方案進(jìn)行了分析和比較。 提出并建立了一套基于溫控光纖Bragg光柵解調(diào)的光纖Bragg光柵動(dòng)態(tài)高精度應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)。傳感光纖Bragg光柵的Bragg反射光受到動(dòng)態(tài)應(yīng)變調(diào)制，反射光其后入射到溫控光纖Bragg光柵濾波器，傳感系統(tǒng)通過測(cè)量溫控光纖Bragg光柵的透射光強(qiáng)變化實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)應(yīng)變解調(diào)。溫控調(diào)節(jié)溫控光纖Bragg光柵，使傳感系統(tǒng)始終處于透射光強(qiáng)對(duì)應(yīng)變變化最敏感的最佳狀態(tài)。利用光纖Bragg光柵濾

3、波器的大斜率特性，實(shí)現(xiàn)了高動(dòng)態(tài)精度的動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感。以簡(jiǎn)支梁的自由振動(dòng)作為研究對(duì)象，在有效探測(cè)簡(jiǎn)支梁帶寬為1～3200Hz的諧振頻率范圍內(nèi)獲得了高達(dá)6.7×10-10ε/Hz的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量精度。最后將光纖Bragg光柵動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感系統(tǒng)和傳統(tǒng)壓電陶瓷傳感系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了比較。 為了提高溫控濾波光柵的調(diào)諧范圍，提出了以應(yīng)力傳感光柵作濾波器的新方案。該方案利用與濾波應(yīng)力傳感器粘接的散熱器材料的熱膨脹系數(shù)較大的特性來達(dá)到提高濾波光柵調(diào)諧