【摘 要】
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FBG(Fiber Bragg Grating,光纤Bragg光栅),作为一种新型的光纤传感器件,可实现多种物理量的传感,被广泛应用于建筑、航空船运、石油化工等的安全监测,而如何精确解调传感信号
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FBG(Fiber Bragg Grating,光纤Bragg光栅),作为一种新型的光纤传感器件,可实现多种物理量的传感,被广泛应用于建筑、航空船运、石油化工等的安全监测,而如何精确解调传感信号是实现FBG传感的重要前提。光学低相干反射技术(Optical Low Coherence Reflectometry,OLCR)因其自身独特的优点被广泛运用于FBG传感的解调,并且结合重构算法还可实现复杂物理量的检测,比如分布式应变。因此本文在OLCR-FBG测量系统基础下,分析研究系统整体功能,并进行软件和硬件方面的改进,获得了更好的测量结果,主要研究工作如下:首先,在深入研究光纤光栅传感原理基础下,利用FBG应变解调传感模型,通过传输矩阵法分析了应变作用下FBG的光传输特性;并对实现应变解调的剥层算法及OLCR-FBG系统测量原理进行了详细分析,建立系统干涉图模型。其次,利用剥层算法结合传输矩阵仿真分析重构过程中不同参数对应变重构精度的影响,通过对比多种结果,得到了较好的适合本系统的参数值。再者,分析研究了 OLCR-FBG测量.系统中的应变调谐机构;并仿真调谐机构的悬臂梁和粘贴在其上的FBG的应变分布情况,分析理论上的应变对实际重构结果的影响,获取了调谐机构最佳的旋进位移量。最后,改进了原始结构的软件系统,通过软件的集成,大大缩减了测量时间,提高了测量效率;针对系统的噪声因素开展了相应讨论,并在抑制噪声的基础上提出了局部保偏OLCR-FBG应变测量系统,对改进后的系统进行一系列的实验,结果表明均匀应变解调的重复性保持在1.5pm,非均匀应变测量误差最大为32.3με,最小为11με,提高了系统的测量精度及重复性。
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