动态应变场下相移光栅光谱特性及实验研究

发布时间：2017-09-15 09:31

  本文关键词：动态应变场下相移光栅光谱特性及实验研究

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【摘要】：光纤传感技术以其抗电磁干扰、高精度、易组网等优势在航空航天及地下工程领域的声发射传感中得到了广泛应用。针对光纤光栅声发射监测系统,目前研究侧重于均匀光纤光栅的动态应变场传感特性,基于相移光纤光栅(phase-shifted fiber Bragg grating,PS-FBG)这一新型光纤光栅器件,重点研究声发射激励产生的动态应变场下相移光纤光栅的光谱特性变化规律。首先利用传输矩阵理论,建立PS-FBG的动态应变传感模型,利用指数衰减的余弦函数模拟声发射激励产生的动态应变场。通过数值仿真,详细研究PSFBG光谱对动态应变场幅度、采样时刻、衰减系数、声发射频率及波长的响应特性。结果表明,PS-FBG反射谱形状随声发射频率与采样时刻呈现周期性变化,具体表现为透射窗口所对波长产生周期性漂移,而带宽变化不明显;随着动态应变场幅值越大,PS-FBG反射谱的谐振峰向两侧逐渐增多,透射窗口所对波长漂移很小;一定范围内衰减系数对PS-FBG光谱影响较大;而当声发射波长为0.1~2 L时,对PS-FBG光谱产生较大影响,此时光谱畸变较严重,在此范围外,光谱形状不发生明显变化。最后,搭建连续信号激励下的动态应变场实验平台,分析不同幅度a与频率f变化下PS-FBG的光谱特性,实验结果与仿真结果较好吻合。表明PS-FBG光谱对不同声发射激励产生的动态应变场响应不同,呈现一定规律性,该研究为基于相移光纤光栅传感技术的声发射传感提供理论指导。
【作者单位】： 山东大学控制科学与工程学院;Nanyang
【关键词】： 相移光纤光栅 动态应变场 声发射传感
【基金】：国家自然科学基金面上项目(41472260) 国家高技术研究发展计划(863计划)(2014AA110401)资助
【分类号】：TN253
【正文快照】： 态应变场下光纤光栅的光谱特性是声发射监测技术的基础。引　言庞丹丹分析了声发射激励下,不同长度FBG光谱对声发射信号函数的响应规律[5];Xia　Ming-jun等分析了不同声发射　　声发射是金属或岩体等材料在局部区域应力集中作用下波长及采样时间下均匀光纤光栅的光谱变化[6];

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本文编号：855695