對同軸電纜布拉格電柵特性的研究.pdf

1、目前，光纖光柵傳感器在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于光纖光柵易碎，不能承受大應(yīng)變力的缺點不能滿足大應(yīng)變力測量的要求。本文采用的同軸電纜布拉格電柵，是依據(jù)光子晶體結(jié)構(gòu)方式和光纖布拉格光柵的原理，對同軸電纜進行鉆孔形成的柵結(jié)構(gòu)。對同軸電纜進行鉆孔破壞了其阻抗連續(xù)性，導(dǎo)致在同軸電纜布拉格電柵內(nèi)傳播的電磁波發(fā)生發(fā)射，其特性和光纖布拉格光柵相似，但是電柵具有更大的尺寸，可以承受更大的張力，可以進行大標(biāo)距測量的特點，彌補了光纖光柵易碎

2、，可測應(yīng)變力小，不能進行大標(biāo)距測量的不足。
　　同軸布拉格電柵具有和光纖光柵相似的傳輸和反射特性，更具有光纖光柵沒有的可承受大應(yīng)變力的能力，但是國內(nèi)外鮮有針對同軸布拉格電柵進行的理論分析和仿真。本文首先根據(jù)傳輸線理論和模式耦合理論對同軸布拉格電柵的基本原理進行了闡述，分析了同軸布拉格電柵的電柵效應(yīng)的機理。然后，對同軸布拉格電柵的結(jié)構(gòu)進行了介紹，并利用傳輸線原理對同軸布拉格電柵的反射系數(shù)進行了推導(dǎo)。
　　接下來采用Ansoft

3、 HFSS電磁仿真軟件對同軸布拉格電柵進行了建模仿真，Ansoft HFSS是以有限元分析方法作為數(shù)值求解電磁場的基礎(chǔ)，憑借強大的分析性能、友好簡潔的設(shè)計界面和后處理器的特點可以對任意形狀的三維結(jié)構(gòu)進行電磁場分析。
　　先對均勻的同軸布拉格電柵進行仿真，仿真結(jié)果和實驗結(jié)果進行對比，頻率特性基本一致，因此仿真結(jié)果可以作為電柵特性研究的依據(jù)。最后對相移同軸布拉格電柵進行仿真，可知在相同參數(shù)條件下，相移同軸布拉格電柵比均勻同軸布拉格電柵