分布式光纖光柵智能懸臂梁溫度解調系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來，光纖智能金屬結構已經(jīng)成為國內外的研究熱點。光纖布拉格光柵傳感器（Fiber Bragg grating，F(xiàn)BG）具有體積小、質量輕、壽命長、可埋入、耐高溫、抗腐蝕、靈敏度高、良好的電絕緣性、能在惡劣條件和復雜環(huán)境下工作等優(yōu)點，是智能結構首選的信息傳輸與傳感載體。光纖光柵智能金屬結構是將光纖布拉格光柵傳感器埋入到金屬基體內部或者集成在金屬結構表面所構成的，從而可以實時監(jiān)測金屬結構的溫度、應力等狀態(tài)參數(shù)的變化，對金屬結構的安全運行及

2、生產效率的提高具有重要意義和工程價值。
　　FBG傳感器中心波長隨著外界被測參量的變化會發(fā)生相應的偏移，如何精確有效地檢測出反射中心波長的偏移量，設計出同步測量、高分辨率、操作簡單且實用化的解調系統(tǒng)是FBG傳感器走向實用化的關鍵技術之一。光纖光柵懸臂梁結構常應用在精密應變測量領域，外界溫度變化對應變傳感測量準確性會造成一定的影響。
　　本文針對FBG智能懸臂梁結構，采用FBGA模塊構建分布式溫度解調系統(tǒng)，分析了FBG智能懸臂

3、梁結構的溫度傳感特性，采用LabVIEW軟件開發(fā)了FBG智能懸臂梁結構的溫度監(jiān)測軟件系統(tǒng)。
　　具體工作主要包括：
　　(1)介紹了光纖布拉格光柵傳感器的研究現(xiàn)狀以及FBGA解調模塊的原理。分析了裸FBG傳感特性，金屬化FBG傳感特性，集成到金屬結構中FBG傳感特性。
　　(2)采用六支不同的FBG傳感器，對它們進行不同的金屬化保護，使其獲得了良好效果的金屬鍍層。對這六支傳感光柵FBG進行了恒溫水浴箱溫度傳感實驗，并分

4、析了這六支FBG傳感器的溫度傳感性能以及不同鍍層對他們的溫度特性的影響。
　　(3)將這六支FBG傳感器粘貼到懸臂梁結構的上下表面構成FBG智能懸臂梁結構，形成分布式測量。并對智能懸臂梁進行了恒溫水浴箱溫度傳感實驗，分析了智能懸臂梁溫度傳感性能，并對比分析了粘貼前后這六支FBG的溫度傳感特性以及懸臂梁對FBG的熱應變作用。
　　(4)針對FBG智能懸臂梁結構，采用FBGA模塊構建分布式溫度解調系統(tǒng)并用LabVIEW軟件設計開