發(fā)布時間：2018-11-21 09:17

【摘要】：利用長周期光纖光柵(LPFG)的雙峰諧振效應,結(jié)合LPFG傳感器工作于近相位匹配轉(zhuǎn)折點(PMTP)附近的高靈敏度,提出了一種新型的長周期光纖光柵應變傳感器的設計方法。利用LPFG相位匹配條件,分析了長周期光纖光柵近PMTP附近的雙峰諧振特性、應變傳感特性,發(fā)現(xiàn)雙峰波長間距對微小應變具有很高的響應度和線性度。進一步討論了光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)和包層直徑對雙峰LPFG應變靈敏度的影響,發(fā)現(xiàn)光柵周期對該傳感器的應變靈敏度、線性度和應變測量范圍具有很大的影響;光柵長度對諧振峰高度和寬度有較大影響,直接關(guān)系到傳感器尋峰精度;通過增大包層直徑,可以進一步增大應變靈敏度。結(jié)果表明,通過選取適合的光柵結(jié)構(gòu)參量和包層半徑,該傳感器應變靈敏度可比一般長周期光纖光柵應變傳感器的應變靈敏度提高2個數(shù)量級。這為設計高應變靈敏度雙峰諧振LPFG應變傳感器提供了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論支持。
[Abstract]:Based on the bimodal resonance effect of long-period fiber Bragg grating (LPFG) and the high sensitivity of the LPFG sensor working near the phase matching turning point (PMTP), a new design method of the long-period fiber Bragg grating strain sensor is proposed. Based on the LPFG phase matching condition, the bimodal resonance and strain sensing characteristics of the long period fiber grating near PMTP are analyzed. It is found that the wavelength spacing between the two peaks has a high responsivity and linearity to the micro strain. The effects of grating structure parameters and cladding diameter on strain sensitivity of bimodal LPFG are discussed. It is found that grating period has great influence on strain sensitivity, linearity and strain measurement range of the sensor. The grating length has a great influence on the height and width of the resonant peak, which is directly related to the peak finding accuracy of the sensor, and the strain sensitivity can be further increased by increasing the cladding diameter. The results show that the strain sensitivity of the sensor is two orders of magnitude higher than that of the conventional long-period fiber Bragg grating strain sensor by selecting suitable grating structure parameters and cladding radius. This provides theoretical support for the design of high strain sensitivity bimodal resonant LPFG strain sensor.
【作者單位】： 上海理工大學理學院光電功能薄膜實驗室;
【基金】：國家自然科學基金(60777035) 教育部科學技術(shù)研究重點項目(208040) 上海市教育委員會科研創(chuàng)新重點項目(11ZZ131) 上海市重點學科建設項目(S30502) 滬江基金(B14004)
【分類號】：TP212

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本文編號：2346537