光纤光栅在健康结构检测中应用的论文

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1、摘要光纤光栅是近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一，对特定波长的光具有反射或者透射作用。其峰值波长随着温度、应力等物理量的变化而变化，通过设计敏感结构进行非光学物理量的转换。光纤光栅传感器具有多项传统式传感器所没有的优点，使其在未来有广阔的应用前景。研究围绕着光纤光栅传感系统的研发，论文的主要工作可归纳如下：一．理论分析1．剥光纤光栅的基本理论进行了分析，通过耦合模理论结合边界条件推导布拉格公式，进而得到布拉格光栅光纤的反射谱特性。2．对光纤光栅的传感理论进行了分析，通过应变、温度、压力对光纤光栅反射谱的影响，进而得到布拉格光栅光

2、纤的传感机理。3．由于光纤光栅传感系统信号的解调方案是整套系统的关键，它直接影响整套系统的测量范围，精度和重复性。我们讨论并分析了滤波法、干涉法及时域分析法等一系列解调方法，在保证系统各项参数要求的基础上选择尽量简单方便的结构。二．实验研究在实验阶段我们选择了匹配光栅滤波法对单通道的光纤光栅传感的信号进行解调。我们自行设计了悬臂粱结构进行应变和位移的模拟调谐，调谐范围400胎，用光功率计和光谱仪对解调后的信号进行监测，拟合出的曲线与理论值基本符合。线

3、生拟和度尺2=O．9989，系统的灵敏度为1．65nw／#c。三．系统研发1．设

4、计宽带光源及光功率检测系统。2．传感系统采用匹配光栅滤波法解调，9通道监测系统，其中8通道用于应变监测，1通道用于光源参考监测。3．系统在橡胶材料的大坝模型以及用于桥梁的钢结构材料上实验，应变与输出信号响应和实验室内实验拟合结果基本符合。四．方案改进针对实验和应用过程中遇到的问题，提出一些改进的方案，为今后的工作打下基础。关键词：光纤光栅，应变，传感，解调，滤波A8STRACTABSTRACTAsoneofthemostdevelopedpassivefiberdevices，FiberBraggGratings(FBG)have

5、fimctionofreflectionortransmissiontoverywavelength．Theprimarypropertiesthatchangetheinnateopticalcharacteristicsofafibergrating(peakvalue)aretemperatureandstrain，andtransformingthenon-opticalphysicsquantitybymeansofsensitivestructure．Wit}lmanymeritsthattraditionalsens

6、orshavert’kFBGsensorshavebroadapplicationdevelopment。EncircledthestudyofFBGsensorsystem，themaincontentsofthethesisarelistedasfollows：THEORYANALYSEl。AnalysethefundamentaltheoryofFBG。EnducedtheFBGformulabycouplingtheoryandboundaryqualification，andhavethecharactersofrefl

7、ectionspectrum．2．AnalysethesensortheoryofFBGAnalysethetemperatureandstraineffectonreflectionspectnanofFBQandgettheprincipleofFBGinsensorarea．3．Thesignaldemodulationisthekeypointofthewholesystem．itdirectlyeffectthemeasurementrange，precisionandrepetition．Wediscussaserie

8、sofdemodulationmeanssuchasfiltering，interveningandanalysingintimefield，thenchoosethepropermeans．EXPERIMENTInexperimentWechoosethemeansofmarchingFBGfilteringtodemodulatethesignal．Wedesignthecantilevergirdertosimulatethetuningofthestrainanddisplacement，tuningrange400／re

9、．MeasurethesignalsafterdemodulationbymeansofOSAandOPM．Thecuredrawedbyexperimentdatasfitsthetheory．LinearitydegreeR2=O．9989．s