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一种新型光纤应变传感器的设计.pdf
自动化与仪器仪表
ZIDONGHUAYI.I YIBIAO
YIQI
文章编号:1001—9227{2004)01—0038—02
一种新型光纤应变传感器的设计
赵新秋郑绳楦‘
(燕山大学电气工程学院 河北秦皇岛,066004)
(+燕山大学信息工程学院河北秦皇岛,066004
摘要:本文提出了一种用于动态应变测量的新型光纤应变传感器,该系统由具有相位压缩功能的
萨格纳克干涉仪构成,与普通干涉仪相比该系统的动态测量范围扩大了数百倍,并且系统不受外界缓变
量的影响,信号处理电路简单易行。
关键词:应变测量萨格纳克干涉仪相位压缩
ABSTRAcT:Anovelfiber一∞如strainsensor strainis is ofthe
measuringdynamic proposed.Itmode:up
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extended times。and
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is nⅪm∞.
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interferomete
KEYWORDS:Strainmeasurement
Sagllac Phase—compress
中图分类号.TP212 文献标识码:B
0引言 1设计原理
光纤应变传感器具有体积小、易弯曲、抗电磁干扰 1.1系统结构图
等优点,具有很大的研究、开发和应用价值。在光纤应 光纤应变传感器如图l所示,激光器发出的光经2
变传感器中,干涉式精度最高,干涉式光纤传感器按其 ×2光耦合器,分成相等的两束光1和2。1路光首先
结构分有马赫一泽德尔、法布里一珀罗、迈克尔逊和萨 在t时刻经过信号相位调制器(被测元件),产生一个调
格纳克型。它们在实际中应用都比较广泛,但对温度
敏感、需要长相干光源、信号处理电路复杂。另外,由 合器;2路光先经过光纤延迟线后到达调制器(被测元
枣蜘的于涉项是两束或多束干涉光相位差的余弦函 件)被调制,与1路光相比,在2路光上产生的调制相位
数。这就限制了它们的线性输出的范围。即使在正交 为似t+T)。由于调制信号随时间连续变化,使得这两
工作状态,其线性范围也仅限于±30。之内。若光程差 个调制相位之间存在着一个微小差值△中(t)。在延迟
超过该范围,测量精度就大受影响。利用线性调频或
合成波长干涉等方案可以扩大量程,但此时对激光器 分值,实现了相位压缩目的。另外,因为光源的相干时
的光源温度及驱动电流的稳定性要求极为严格,除精
密实验室外,很难在环境恶劣的工程中应用。针对上
述问题,我们设计了一种额型干涉结构的光纤应变传
感器——微分式光纤应变传感器。它综合了马赫一泽
德尔光纤干涉仪及萨格纳克光纤干涉仪的优点,采用
无源相位压缩技术,把普通
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