對(duì)同軸電纜布拉格電柵特性的研究.pdf

1、目前，光纖光柵傳感器在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于光纖光柵易碎，不能承受大應(yīng)變力的缺點(diǎn)不能滿足大應(yīng)變力測量的要求。本文采用的同軸電纜布拉格電柵，是依據(jù)光子晶體結(jié)構(gòu)方式和光纖布拉格光柵的原理，對(duì)同軸電纜進(jìn)行鉆孔形成的柵結(jié)構(gòu)。對(duì)同軸電纜進(jìn)行鉆孔破壞了其阻抗連續(xù)性，導(dǎo)致在同軸電纜布拉格電柵內(nèi)傳播的電磁波發(fā)生發(fā)射，其特性和光纖布拉格光柵相似，但是電柵具有更大的尺寸，可以承受更大的張力，可以進(jìn)行大標(biāo)距測量的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了光纖光柵易碎

2、，可測應(yīng)變力小，不能進(jìn)行大標(biāo)距測量的不足。
　　同軸布拉格電柵具有和光纖光柵相似的傳輸和反射特性，更具有光纖光柵沒有的可承受大應(yīng)變力的能力，但是國內(nèi)外鮮有針對(duì)同軸布拉格電柵進(jìn)行的理論分析和仿真。本文首先根據(jù)傳輸線理論和模式耦合理論對(duì)同軸布拉格電柵的基本原理進(jìn)行了闡述，分析了同軸布拉格電柵的電柵效應(yīng)的機(jī)理。然后，對(duì)同軸布拉格電柵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，并利用傳輸線原理對(duì)同軸布拉格電柵的反射系數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)。
　　接下來采用Ansoft

3、 HFSS電磁仿真軟件對(duì)同軸布拉格電柵進(jìn)行了建模仿真，Ansoft HFSS是以有限元分析方法作為數(shù)值求解電磁場的基礎(chǔ)，憑借強(qiáng)大的分析性能、友好簡潔的設(shè)計(jì)界面和后處理器的特點(diǎn)可以對(duì)任意形狀的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行電磁場分析。
　　先對(duì)均勻的同軸布拉格電柵進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，頻率特性基本一致，因此仿真結(jié)果可以作為電柵特性研究的依據(jù)。最后對(duì)相移同軸布拉格電柵進(jìn)行仿真，可知在相同參數(shù)條件下，相移同軸布拉格電柵比均勻同軸布拉格電柵