基于光纖光柵的傾斜傳感器與波長解調(diào)技術(shù)的研究.pdf

1、光纖光柵是性能優(yōu)良的敏感元件，具有損耗低、可復(fù)用、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。采用光纖光柵的傾斜傳感器可以克服現(xiàn)有電子式傾斜傳感器存在的不足。人部分采用光纖光柵的傳感器是基于波長編碼的，實(shí)現(xiàn)波長的精確解調(diào)是應(yīng)用成功的關(guān)鍵。因此研究基于光纖光柵的傾斜傳感器及高精度的波長解調(diào)技術(shù)具有重要意義。
　　本文主要的研究內(nèi)容可分為以下三個(gè)方面:
　　一、在光纖光柵傳感原理和基本特性的基礎(chǔ)上，將力學(xué)中的杠桿結(jié)構(gòu)與傳感領(lǐng)域中常用的等強(qiáng)度懸臂梁相結(jié)合，

2、采用了一種靈敏度可調(diào)、能夠克服溫度交叉敏感的光纖光柵傾斜傳感器。理論分析表明傳感器的靈敏度跟重物的質(zhì)量和杠桿兩臂的大小有關(guān)，當(dāng)三者滿足L1/L22=K/Mg關(guān)系時(shí)可達(dá)到最佳靈敏度。
　　二、根據(jù)理論分析和實(shí)際應(yīng)用需要制作了所提出的傾斜傳感器，并在實(shí)驗(yàn)室條件下做了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。測量結(jié)果顯示該傾斜傳感器具有良好的線性度，若解調(diào)設(shè)備的分辨率為1pm，則該傾斜傳感器的分辨率約為0.0008°，相比現(xiàn)有的傾斜傳感器高一個(gè)數(shù)量級(jí)。測量范圍為-4°

3、-4°，可重復(fù)性高，穩(wěn)定性好，滿足土木工程中基坑測斜的要求。與傳統(tǒng)電子式基坑測斜儀測量結(jié)果較為一致，驗(yàn)證了其可行性。另外利用該傾斜傳感器的復(fù)用性可以實(shí)現(xiàn)地基基礎(chǔ)變形的實(shí)時(shí)、在線、準(zhǔn)分布式監(jiān)測，大大節(jié)約了勞動(dòng)力，有效降低測量成本。
　　三、通過在鋸齒波上疊加高頻正弦波對(duì)F-P濾波器進(jìn)行調(diào)制，理論仿真了光柵在濾波器波長掃描作用下的反射輸出波形，結(jié)果表明通過判斷光柵反射譜峰值兩側(cè)的電壓差值可以精確地確定中心波長所在，相比傳統(tǒng)判斷峰值功率