發(fā)布時(shí)間：2021-07-06 18:05

　　結(jié)構(gòu)的彎曲曲率是衡量物體形變程度的重要參數(shù)之一。實(shí)際應(yīng)用中,曲率很難被直接測(cè)量。目前大多數(shù)檢測(cè)結(jié)構(gòu)變形程度的傳感器都是通過(guò)檢測(cè)彎曲引起的應(yīng)變,進(jìn)而計(jì)算出形變的。薄結(jié)構(gòu)在大曲率半徑彎曲時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)變很小,采用應(yīng)變的方法測(cè)量比較困難。因此,開(kāi)發(fā)一種高精度的可以直接測(cè)量曲率的傳感器對(duì)于薄結(jié)構(gòu)在大曲率半徑彎曲時(shí)的形變測(cè)量具有重要意義。本文介紹一種基于強(qiáng)度調(diào)制型的光纖曲率傳感技術(shù),通過(guò)在光纖表面引入敏感區(qū)對(duì)光纖中傳輸光的模場(chǎng)進(jìn)行擾動(dòng)。當(dāng)光纖向不同方向彎曲時(shí),其模場(chǎng)分布會(huì)發(fā)生變化,則敏感區(qū)對(duì)模場(chǎng)的擾動(dòng)程度就會(huì)發(fā)生變化,光纖敏感區(qū)的透射系數(shù)和背向散射系數(shù)也會(huì)隨之變化。本文采用脈沖自參考解調(diào)技術(shù)從理論上抑制光源強(qiáng)度波動(dòng)、光路傳輸損耗變化、系統(tǒng)噪聲等因素的影響。并基于該解調(diào)技術(shù)研制了高精度強(qiáng)度調(diào)制型光纖曲率傳感系統(tǒng)。采用有限差分光束傳播法對(duì)側(cè)邊拋磨光纖傳輸特性進(jìn)行數(shù)值仿真研究。利用MATLAB軟件對(duì)基于曲率的曲線重建算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。通過(guò)懸臂梁曲率測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)光纖曲率傳感器增敏區(qū)的透射系數(shù)和背向散射系數(shù)進(jìn)行高精度測(cè)量。實(shí)驗(yàn)測(cè)定傳感器透射系數(shù)線性區(qū)靈敏度為0.47/m-1,背向散射系數(shù)靈敏度為6.73/m-1... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光纖宏彎傳感器監(jiān)測(cè)動(dòng)物呼吸胸腔輪廓改變[19]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4損耗減校根據(jù)損耗的變化情況可以得到彎曲的方向和曲率半徑大校Davis.C[19]將光纖繞成環(huán)，通過(guò)傳輸光光強(qiáng)變化檢測(cè)宏彎變形，并利用此傳感器檢測(cè)動(dòng)物呼吸時(shí)胸腔輪廓的改變情況。Davis.C的實(shí)驗(yàn)圖如圖1-1所示。圖中a為光纖環(huán)，b為逆電流器，c為激光光源光纖，d為監(jiān)測(cè)光纖。圖1-1光纖宏彎傳感器監(jiān)測(cè)動(dòng)物呼吸胸腔輪廓改變[19]BabchenkoA[20]改進(jìn)Davis.C傳感器的環(huán)形結(jié)構(gòu)，用相似的技術(shù)制成呼吸胸圍變化傳感器（RCCC）檢測(cè)呼吸時(shí)胸圍的變化。如圖1-2為該傳感器結(jié)構(gòu)。圖1-2RCCC傳感器彎曲光纖結(jié)構(gòu)[20]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文5徐波[21]等利用光纖輻射損耗與彎曲半徑在一定范圍內(nèi)呈指數(shù)關(guān)系制成光纖曲率傳感器并應(yīng)用于數(shù)據(jù)手套開(kāi)發(fā)中檢測(cè)手部關(guān)節(jié)彎曲角度。AnatolyBabchenko[22]等將漸變型塑料光纖制成多圈螺旋管結(jié)構(gòu)，利用光纖宏彎曲引起光傳輸損耗改變的傳感原理檢測(cè)結(jié)構(gòu)變形。如圖1-3是多圈螺旋管結(jié)構(gòu)測(cè)量系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)在曲率半徑25mm的半徑范圍內(nèi)時(shí)，分辨率可達(dá)20um。圖1-3多圈螺旋管結(jié)構(gòu)測(cè)量系統(tǒng)[22]SienkiewiczF[23]等人將光纖彎曲成“8”字型制成基于強(qiáng)度調(diào)制的光纖曲率傳感器，傳感器示意圖如圖1-4所示，工作原理是拉伸“8”字形光纖兩端使光纖彎曲曲率迅速變化引起傳輸損耗變化。此種傳感器結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于直線位移測(cè)量。圖1-4光纖“8”字型結(jié)構(gòu)示意圖[23]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]高精度強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究[D]. 卞強(qiáng).國(guó)防科技大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3268720