光纖Bragg光柵在動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)檢測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、光纖光柵傳感器是一種新型的光無(wú)源器件,它除具有質(zhì)輕、徑細(xì)、柔性等物性優(yōu)勢(shì)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(diǎn).尤其是光纖Bragg光柵對(duì)應(yīng)變的敏感性,使其在應(yīng)變測(cè)試領(lǐng)域成為后起之秀,備受關(guān)注. 沖擊機(jī)械產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)是一種瞬態(tài)的應(yīng)力波,廣泛存在于沖擊系統(tǒng)中,對(duì)其檢測(cè)可以對(duì)沖擊系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析以及優(yōu)化沖擊部件的設(shè)計(jì).傳統(tǒng)檢測(cè)應(yīng)力波的方法是電測(cè)法即運(yùn)用電阻應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)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(shí)都要對(duì)系統(tǒng)重新調(diào)整,并且不易組建測(cè)量網(wǎng)絡(luò). 將光纖Bragg光柵運(yùn)用于動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)的傳感檢測(cè)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(guó)內(nèi)外光纖光柵傳感器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)檢測(cè)的特點(diǎn)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(wèn)題,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用耦合模理論推導(dǎo)了光纖Bragg光柵的傳感機(jī)理. 2.研究了兩桿共軸撞擊所產(chǎn)生的應(yīng)力波的特點(diǎn),設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng),頻率可達(dá)10kHz. 3.對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理、影響系統(tǒng)性能指標(biāo)的主要參數(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)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(jì)原則等方面詳細(xì)地闡述了檢測(cè)系統(tǒng)光路和電路的設(shè)計(jì)過(guò)程. 5.對(duì)所設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了三方面的實(shí)驗(yàn):Matlab仿真分析實(shí)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)正弦波形驅(qū)動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)和實(shí)際沖擊信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明檢測(cè)系統(tǒng)在低于10kHz的頻率內(nèi)能檢測(cè)的最