基于FBG-OTDR式的雙激光多點應變測量關鍵技術的研究.pdf

1、光纖光柵作為一種新型的傳感器件，具有抗干擾、耐腐蝕、結構簡單等特性，近些年得到快速的發(fā)展，已廣泛地用于大型工程結構的應變測量中，具有十分重要的研究意義與使用價值。
　　 論文在時分復用(TDM)和光時域反射(OTDR)思想的基礎上對FBG-OTDR式應變測量原理進行了分析，設計了應變測量系統(tǒng)的實驗方案，計算了實驗系統(tǒng)的主要參數(shù)，確定了實驗系統(tǒng)的主要器件。為提高測量系統(tǒng)的空間分辨率，重點研究了實現(xiàn)FBG-OTDR應變測量的關鍵技術

2、，即激光器超窄脈沖驅(qū)動電路。在此基礎上重點分析了分布反饋式(DFB)激光器的調(diào)制特性、測試了激光器P-I特性。根據(jù)脈沖電信號直接調(diào)制激光器的思想，以單片機為核心設計了基波信號產(chǎn)生源，通過由高速門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得到納秒級寬度的窄電流脈沖，對比不同高速元件產(chǎn)生信號的影響，設計并制作了激光器窄脈沖電流驅(qū)動電路，并對驅(qū)動電路進行優(yōu)化，提高電路的負載能力，實現(xiàn)寬度為8ns、驅(qū)動峰值76mA的脈沖電流。通過實驗驗證設計的電路驅(qū)動激光器產(chǎn)生光

3、脈沖性能符合FBG-OTDR應變測量系統(tǒng)的要求。
　　 搭建FBG-OTDR應變測量實驗系統(tǒng)。對反射率5％的FBG反射譜進行實驗觀測，并與計算結果進行對比，驗證了FBG參數(shù)符合設計要求，同時在參照本系統(tǒng)選用設備的基礎上對實驗系統(tǒng)的傳輸損耗進行了理論計算分析，獲得應變測量的范圍。最終通過對FBG-OTDR應變測量系統(tǒng)進行實驗標定，數(shù)據(jù)擬合分析，獲得到了應變一電壓關系式，并與仿真曲線進行了對比，在10Kg的應變范圍內(nèi)得到了較好的結果