基于平衡PZT法解调的FBG传感器.pdf

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1、2012年第31卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)119*基于平衡PZT法解调的FBG传感器1，212郭振武，刘铁根，李维祥(1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072;2.南开大学滨海学院，天津300270)摘要:提出了一种基于压电陶瓷叠堆驱动参考光纤Bragg光栅(FBG)扫描滤波的FBG传感器波长解调机构，设计了对称结构U型金属支架结构，并采用两侧粘贴光纤光栅的方式，同时对光纤光栅施加相等的预应力，这种结构扩展了解调光栅的扫描范围，平衡了压电陶瓷叠堆所受的拉力，增

2、强了其运行可靠性，提高了扫描线性度�实验结果显示:在0�200V的电压范围内，电压和波长移动之间具有良好的线性关系，线性调谐的波长范围约为3.8nm，解调灵敏度为0.0097nm/V�利用本系统对温度和压力光纤光栅传感器进行解调测试，解调结果与其特性相符�关键词:光纤传感器;光纤Bragg光栅;波长解调;压电陶瓷叠堆;扫描中图分类号:TN253文献标识码:A文章编号:1000�9787(2012)06�0119�03*FBG�e����ba�ed��ba�a�cePZT��ac�de��d��a����1，212GUOZhen-wu，LIUTi

3、e-gen，LIWei-xiang(1.Sc�����fP�ec�����I������e��&O���-e�ec�����c�E����ee����，T�a����U���e�����，T�a����300072，C���a;2.B���a�C���e�e，Na��a�U���e�����，T�a����300270，C���a)Ab���ac�:Awavelengthdemodulationsystemoffibergratingsensorbasedonthecombinationofpie�oelectricceramicstacksc

4、anningandfiberBragggratingscanfilteringispresented.TwoU-shapedmetalbracketsaredesignedandtwofiberBragggratingsarestuckonthetwosidesoftheU-shapedmetalbracketsrespectively，andequalprestressingforceisimposedonthem.Thisstructureexpandsthescanningscopeofdemodulatinggrating，balanc

5、esthetensionofthePZTstack，strengthenstheoperationreliability，andimprovesthescanlinearity.Theexperimentalresultsshowagoodlinearrelationshipbetweenvoltageandwavelengthshiftinthevoltagerangeof0�200V，andthewavelengthrangeoflineartuningisabout3.8nmwiththesensitivityof0.0097nm/V.D

6、emodulatingtestonthetemperaturesensorandpressurefibergratingsensorrespectivelywiththesystem，thetestingresultsfitthesensor’scharacteristics.Ke����d�:fibersensor;fiberBragggrating(FBG);wavelengthdemodulation;PZTstack;scanning0引言和参考光纤光栅作为调谐滤波器的解调装置，通过U型金光纤Bragg光栅(FBG)传感器具有结构小巧,

7、不受电属支架结构扩展其扫描范围，为了防止单侧拉伸光纤光栅磁干扰,灵敏度高,易于实现分布式测量等优点，而且它采导致的PZT叠堆的弯曲形变，在U型金属支架两侧分别粘用波长调制，其特点是不受光源功率稳定性的影响，已广泛贴光栅，并施以相同的预应力，从而保证了解调的线性度，［1，2］应用于工程实际�但FBG传感器却存在波长解调的困作为解调系统的参考光栅，应放置于恒温装置中以保持中［3］难，目前，研究者提出了边缘滤波法,可调谐FP腔滤波心波长恒定�本解调装置具有解调速度快,性价比高,可方［4］［5］［6］器法,可调谐扫描激光法,参考光栅匹配法等各种便扩展等

8、优点�解调方法�在这些解调方法中，边缘滤波法为强度解调方1光纤光栅解调仪设计法，失去了光纤光栅波长调制的优点;可调谐FP滤波器法1.1系统组成和可调谐