光纖光柵應(yīng)力傳感器的研究.pdf

1、光纖布拉格光柵(FBG)是一種國際上新興的在光纖通信、光纖傳感等光電子技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景的基礎(chǔ)性光纖器件。作為傳感元件,光纖光柵將被測的信息轉(zhuǎn)化為其反射波長的移動(dòng),即波長解調(diào),因此不受到光功率波動(dòng)和系統(tǒng)損耗的影響。另外,光纖光柵還具有可靠性好、抗電磁干擾、抗腐蝕,易于將多個(gè)光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構(gòu)成光纖光柵陣列,實(shí)現(xiàn)分布式傳感等優(yōu)點(diǎn),這是其他傳感元件所不及的。FBG傳感技術(shù)中,光源的選擇很重要。本文在實(shí)驗(yàn)研究中選取了一種新穎的雙

2、級雙程結(jié)構(gòu)的放大自發(fā)輻射(ASE)超熒光光源作為傳感系統(tǒng)的光源,該光源具有成本相對較低、高帶寬、高功率、平坦度好等特點(diǎn)。不僅適用與傳感系統(tǒng),而且在光纖陀螺,摻鉺光纖放大器等其他實(shí)驗(yàn)中也能夠使用,具有很高的理論和實(shí)踐價(jià)值。FBG傳感器的關(guān)鍵技術(shù)就在于精確的檢測Bragg反射波長的微小移動(dòng),即對波長信號進(jìn)行解調(diào)。利用高精度的光譜儀(OSA)達(dá)到這一目的,但由于光譜儀體積大,價(jià)格昂貴,很難適用于實(shí)際工程應(yīng)用。開發(fā)出高精度、低成本的FBG解調(diào)器

3、將是FBG傳感器產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。目前國內(nèi)不少部門和研究單位對其解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了很多研究,但是大多數(shù)處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,離實(shí)用化、工程化、產(chǎn)品化的標(biāo)準(zhǔn)還有相當(dāng)距離。本文在實(shí)驗(yàn)中采用一種新的解調(diào)思路,利用反射光強(qiáng)的功率變化進(jìn)行信號解調(diào),對該原理進(jìn)行了推理,并在實(shí)驗(yàn)中采用了一種匹配光柵解調(diào)法對光強(qiáng)信號進(jìn)行解調(diào),從而利用功率計(jì)實(shí)現(xiàn)對應(yīng)力的精確測量。因而大大降低了系統(tǒng)成本。本文用光譜儀和功率計(jì)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),都實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)力的精確測量,而且實(shí)驗(yàn)擬合曲線與