光纖Bragg光柵在動態(tài)應(yīng)變信號檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、光纖光柵傳感器是一種新型的光無源器件,它除具有質(zhì)輕、徑細、柔性等物性優(yōu)勢外,還具有優(yōu)良的抗電磁干擾特性和易于構(gòu)成光纖傳感網(wǎng)絡(luò)等特點.尤其是光纖Bragg光柵對應(yīng)變的敏感性,使其在應(yīng)變測試領(lǐng)域成為后起之秀,備受關(guān)注. 沖擊機械產(chǎn)生的動態(tài)應(yīng)變信號是一種瞬態(tài)的應(yīng)力波,廣泛存在于沖擊系統(tǒng)中,對其檢測可以對沖擊系統(tǒng)進行監(jiān)測和分析以及優(yōu)化沖擊部件的設(shè)計.傳統(tǒng)檢測應(yīng)力波的方法是電測法即運用電阻應(yīng)變片進行測量,但該方法容易受到電磁干擾,而且由于

2、應(yīng)變片的壽命短,每次更換應(yīng)變片時都要對系統(tǒng)重新調(diào)整,并且不易組建測量網(wǎng)絡(luò). 將光纖Bragg光柵運用于動態(tài)應(yīng)變信號的傳感檢測是一種探索性研究.論文主要特色性工作包括: 1.綜合分析了國內(nèi)外光纖光柵傳感器、動態(tài)應(yīng)變信號檢測的特點和研究現(xiàn)狀,以及光纖光柵的溫度和應(yīng)變交叉靈敏度問題,在此基礎(chǔ)上運用耦合模理論推導(dǎo)了光纖Bragg光柵的傳感機理. 2.研究了兩桿共軸撞擊所產(chǎn)生的應(yīng)力波的特點,設(shè)計了一套基于相位載波零差法和非

3、平衡M-Z干涉系統(tǒng)的光纖光柵動態(tài)應(yīng)變檢測系統(tǒng),頻率可達10kHz. 3.對檢測系統(tǒng)的工作原理、影響系統(tǒng)性能指標的主要參數(shù)進行了較詳細的理論分析. 4.從元器件的選擇,各部分系統(tǒng)參數(shù)的選擇和設(shè)計原則等方面詳細地闡述了檢測系統(tǒng)光路和電路的設(shè)計過程. 5.對所設(shè)計的檢測系統(tǒng)進行了三方面的實驗:Matlab仿真分析實驗、標準正弦波形驅(qū)動測試實驗和實際沖擊信號檢測實驗.實驗結(jié)果表明檢測系統(tǒng)在低于10kHz的頻率內(nèi)能檢測的最