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基于光纤环腔衰荡技术的光纤光栅应变传感器

汤大卿  杨德兴  姜亚军  赵建林  
【摘要】:利用光纤环腔衰荡光谱技术对光纤Bragg光栅(FBG)应变传感特性进行了实验研究。实验脉冲源由一个DFB二极管激光器,一个可调温控制器和函数发生器构成,提供脉冲信号;光纤环形腔由两根分光比为99%∶1%的1×2光纤耦合器,一根熔石英单模光纤(约1 km)和一根传感用FBG组成,脉冲源发出的脉冲耦合进入该环会在环内不断绕行,由于环内存在各种损耗,环内脉冲激光的强度将不断衰减,在该环出射端用高速光电探测器探测的是峰值呈单指数衰减的激光脉冲序列,称为衰荡信号,该信号经A/D转换器转换后由软件对其峰值进行提取,采用单指数衰减函数y=Aexp(-t/τ)+y_0对峰值进行拟合得到该衰荡信号的衰荡时间τ(光强衰减为初始值的1/e的时间)。通过测量不同拉应变情况下的衰荡时间变化,可在时间域内完成应变测量。实验对传感器的灵敏度、重复性、动态响应特性进行测量,初步实验结果表明:传感光栅所受拉应变与受拉前后衰荡时间的倒数之差呈线性关系,这与理论分析相吻合;应变传感灵敏度为0.594(ns·μm)~(-1);重复性和动态响应特性都很好。

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