基于FBG-OTDR式的雙激光多點(diǎn)應(yīng)變測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)的應(yīng)變測(cè)量中，具有十分重要的研究意義與使用價(jià)值。
　　 論文在時(shí)分復(fù)用(TDM)和光時(shí)域反射(OTDR)思想的基礎(chǔ)上對(duì)FBG-OTDR式應(yīng)變測(cè)量原理進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方案，計(jì)算了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要參數(shù)，確定了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要器件。為提高測(cè)量系統(tǒng)的空間分辨率，重點(diǎn)研究了實(shí)現(xiàn)FBG-OTDR應(yīng)變測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)

2、，即激光器超窄脈沖驅(qū)動(dòng)電路。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析了分布反饋式(DFB)激光器的調(diào)制特性、測(cè)試了激光器P-I特性。根據(jù)脈沖電信號(hào)直接調(diào)制激光器的思想，以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了基波信號(hào)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(jí)寬度的窄電流脈沖，對(duì)比不同高速元件產(chǎn)生信號(hào)的影響，設(shè)計(jì)并制作了激光器窄脈沖電流驅(qū)動(dòng)電路，并對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行優(yōu)化，提高電路的負(fù)載能力，實(shí)現(xiàn)寬度為8ns、驅(qū)動(dòng)峰值76mA的脈沖電流。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的電路驅(qū)動(dòng)激光器產(chǎn)生光

3、脈沖性能符合FBG-OTDR應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的要求。
　　 搭建FBG-OTDR應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。對(duì)反射率5％的FBG反射譜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了FBG參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在參照本系統(tǒng)選用設(shè)備的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的傳輸損耗進(jìn)行了理論計(jì)算分析，獲得應(yīng)變測(cè)量的范圍。最終通過對(duì)FBG-OTDR應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)標(biāo)定，數(shù)據(jù)擬合分析，獲得到了應(yīng)變一電壓關(guān)系式，并與仿真曲線進(jìn)行了對(duì)比，在10Kg的應(yīng)變范圍內(nèi)得到了較好的結(jié)果