本文關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)下相移光柵光譜特性及實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：光纖傳感技術(shù)以其抗電磁干擾、高精度、易組網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)在航空航天及地下工程領(lǐng)域的聲發(fā)射傳感中得到了廣泛應(yīng)用。針對(duì)光纖光柵聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng),目前研究側(cè)重于均勻光纖光柵的動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)傳感特性,基于相移光纖光柵(phase-shifted fiber Bragg grating,PS-FBG)這一新型光纖光柵器件,重點(diǎn)研究聲發(fā)射激勵(lì)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)下相移光纖光柵的光譜特性變化規(guī)律。首先利用傳輸矩陣?yán)碚?建立PS-FBG的動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感模型,利用指數(shù)衰減的余弦函數(shù)模擬聲發(fā)射激勵(lì)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)。通過數(shù)值仿真,詳細(xì)研究PSFBG光譜對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)幅度、采樣時(shí)刻、衰減系數(shù)、聲發(fā)射頻率及波長(zhǎng)的響應(yīng)特性。結(jié)果表明,PS-FBG反射譜形狀隨聲發(fā)射頻率與采樣時(shí)刻呈現(xiàn)周期性變化,具體表現(xiàn)為透射窗口所對(duì)波長(zhǎng)產(chǎn)生周期性漂移,而帶寬變化不明顯;隨著動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)幅值越大,PS-FBG反射譜的諧振峰向兩側(cè)逐漸增多,透射窗口所對(duì)波長(zhǎng)漂移很小;一定范圍內(nèi)衰減系數(shù)對(duì)PS-FBG光譜影響較大;而當(dāng)聲發(fā)射波長(zhǎng)為0.1~2 L時(shí),對(duì)PS-FBG光譜產(chǎn)生較大影響,此時(shí)光譜畸變較嚴(yán)重,在此范圍外,光譜形狀不發(fā)生明顯變化。最后,搭建連續(xù)信號(hào)激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分析不同幅度a與頻率f變化下PS-FBG的光譜特性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果較好吻合。表明PS-FBG光譜對(duì)不同聲發(fā)射激勵(lì)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)響應(yīng)不同,呈現(xiàn)一定規(guī)律性,該研究為基于相移光纖光柵傳感技術(shù)的聲發(fā)射傳感提供理論指導(dǎo)。
【作者單位】： 山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院;Nanyang
【關(guān)鍵詞】： 相移光纖光柵 動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng) 聲發(fā)射傳感
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41472260) 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(2014AA110401)資助
【分類號(hào)】：TN253
【正文快照】： 態(tài)應(yīng)變場(chǎng)下光纖光柵的光譜特性是聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)。引　言龐丹丹分析了聲發(fā)射激勵(lì)下,不同長(zhǎng)度FBG光譜對(duì)聲發(fā)射信號(hào)函數(shù)的響應(yīng)規(guī)律[5];Xia　Ming-jun等分析了不同聲發(fā)射　　聲發(fā)射是金屬或巖體等材料在局部區(qū)域應(yīng)力集中作用下波長(zhǎng)及采樣時(shí)間下均勻光纖光柵的光譜變化[6];

【參考文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：855695