Hochempfindliches und hochpräzises Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensorsystem

WANG Tianqi ,  

NAN Xinhao ,  

CAI Linyuan ,  

GU Sanfeng ,  

DENG Ming ,  

摘要

Um eine hochsensitive und hochauflösende Dehnungsmessung zu realisieren, wurde in dieser Arbeit ein auf der dispersionsverstärkten optischen Träger-Mikrowellen-Interferometrie (Optical Carrier Microwave Interferometer, OCMI) basierendes Dehnungsmesssystem aufgebaut. Zunächst wurde basierend auf der zweiseitigen Modulationstheorie die Übertragungsfunktion des OCMI-Dehnungssensorsystems abgeleitet, wodurch die Abbildung zwischen der Wellenlängenverschiebung des Faser-Bragg-Gitters (Fiber Bragg Grating, FBG) und der Mikrowellenfrequenz erhalten wurde; danach wurde das Dehnungssensorsystem aufgebaut. Durch die Überwachung des Vergleichs von Hochfrequenzsignalen unter verschiedenen Dispersionskombinationen zeigte sich, dass die rückseitige Einbindung eines linear chirpenden Faser-Bragg-Gitters (Linearly Chirped Fiber Bragg Grating, LCFBG) die Empfindlichkeit effektiv erhöhen kann, und je größer die Dispersion des LCFBG ist, desto höher ist die Empfindlichkeit des Systems. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Empfindlichkeit des dispersionsverstärkten Dehnungssensorsystems 43,75 kHz/μɛ erreicht, was dem 42-fachen der Sensitivität eines Systems ohne LCFBG entspricht. Der vorgeschlagene Ansatz weist hohe Stabilität und Messauflösung auf und bietet somit eine Referenzmethode für die Messung schwacher physikalischer Größen.

关键词

Faser-Bragg-Gitter; optisches Träger-Mikrowellen-Interferometer; linear chirpendes Bragg-Gitter; Dehnungssensor; hohe Empfindlichkeit

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