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光纤光栅压力计及其传感特性的研究

鲁昌涛  周斌  姜恒和  
【摘要】:设计了一种基于悬臂梁结构的光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器,采用应变片作为悬臂梁,将垂直压力转换成轴向应力.FBG固定在悬臂梁上,将应力转换成中心波长的漂移.通过半导体激光器斜边检测法检测FBG波长的移动.研究了FBG栅区长度和特征反射光谱宽度的关系,选择并制作了栅区长度为1 mm的FBGs作为传感器,确保FBG中心波长漂移时,半导体激光的波长仍在FBG的反射光谱区域内,扩大了传感器的动态范围.在悬臂梁双侧设计了FBGs对结构,利用这对FBGs对环境温度相应系数相同的特性,消除环境温度波动对压力测量的影响.在实验中改变FBGs对的温度,测量了它们对温度的响应并利用温度消敏算法获得传感器的温度不敏感性能.提出了FBG压力传感器的空分复用技术,利用多个光纤耦合器和光电探头(PD)阵列组成传感网络.上述的压力传感网络技术在边坡、基坑等土木工程结构安全监控领域具有实用价值.

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