CN103940360A - 一种基于级联啁啾光纤光栅的应变监测装置 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种基于级联啁啾光纤光栅的应变监测装置，包括宽带光源、第一啁啾光栅、级联光纤、第二啁啾光栅，宽带光源的输出端通过活动连接器连接第一啁啾光栅的输入端，第一啁啾光栅的输出端通过级联光纤连接第二啁啾光栅的输入端，第二啁啾光栅的输出端通过固定连接方式（光纤熔接机熔接）连接光纤活动连接器，光纤活动连接器通过法兰盘连接光电探测器的输入端,光电探测器的输出端通过同轴电缆连接数据采集卡的输入端,数据采集卡的输出端通过USB接口连接至信号处理系统，处理结果由显示装置显示。本发明结构简单，利用两个啁啾光栅的透射波长差作为传感参数，有效消除温度对测量结果的影响，同时测量装置结构简单，降低了成本、简化了测量过程。

Description

一种基于级联啁啾光纤光栅的应变监测装置
所属技术领域
本发明涉及一种基于级联啁啾光纤光栅的应变监测装置，可以实现对结构的应变监测。
 
背景技术
结构监测主要是对各种工程的结构状况进行监测，判断出结构的安全性。光纤光栅传感器由于具有很高的检测灵敏度和更好的适应性，在公路、桥梁等大型建筑工程中逐渐被广泛应用。
目前人们已经提出了多种实现啁啾光栅传感的方法，中国专利公开号为CN102175170，公开日为2011年09月07日，发明创造的名称为“一种基于光纤长啁啾光栅频域反射技术的用于土木结构裂纹的检测方法及传感器”，改申请方案公布了一种基于光纤长啁啾频域反射技术的的检测方法，用于结构局部应变及裂纹检测，其不足之处在于传感器存在温度的交叉敏感现象，即应变检测的结果受到温度的影响，影响测量的精度。本发明将利用两个级联的啁啾光纤光栅的透射波长差作为传感信息，有效消除温度对测量结果的影响。 
 
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，一种基于级联啁啾光纤光栅的应变监测装置。本发明所述的光纤传感器利用两个啁啾光栅的透射波长差作为传感参数，有效消除温度对测量结果的影响，同时测量装置结构简单，降低了成本、简化了测量过程。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于级联啁啾光纤光栅的应变监测装置，其特征在于：包括宽带光源1、第一啁啾光栅2、级联光纤3、第二啁啾光栅4，所述宽带光源1的输出端通过活动连接器连接第一啁啾光栅1的输入端，所述宽带光源1的光谱范围位于第一啁啾光栅2与第二啁啾光栅4合成反射谱的带宽范围内。
     所述第一啁啾光栅2的输出端通过级联光纤3连接第二啁啾光栅4的输入端，所述第一啁啾光栅）与第二啁啾光栅4的带宽要求相近，透射谱呈对称特性, 所述级联光纤3位于第一啁啾光栅2和第二啁啾光栅4中间位置，其长度大于等于1厘米。
     所述第二啁啾光栅4的输出端通过固定连接方式（光纤熔接机熔接）连接光纤活动连接器5，所述光纤活动连接器5通过法兰盘6连接光电探测器7的输入端,所述光电探测器7的输出端通过同轴电缆连接数据采集卡8的输入端,所述数据采集卡8的输出端通过USB接口连接至信号处理系统9，处理结果由显示装置10显示。
本发明的有益效果是，该测量方法结构简单、操作方便且成本低，适用于各种结构的应力监测，并且可以消除温度对测量结果的影响。
 
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的一种具体实施方式结构示意图。
附图标记说明：
1.宽带光源；              2.第一啁啾光栅；           3.级联光纤；                      4.第二啁啾光栅；          5.光纤活动连接器；         6.法兰盘；
7.光电探测器；            8.数据采集卡；             9.信号处理系统；
10.显示装置。 
 
具体实施方式
如图1所示的一种基于级联啁啾光纤光栅的应变监测装置，包括宽带光源1、第一啁啾光栅2、级联光纤3、第二啁啾光栅4，所述宽带光源1的输出端通过活动连接器连接第一啁啾光栅1的输入端，所述宽带光源1的光谱范围位于第一啁啾光栅2与第二啁啾光栅4合成反射谱的带宽范围内；
   所述第一啁啾光栅2的输出端通过级联光纤3连接第二啁啾光栅4的输入端，所述第一啁啾光栅2与第二啁啾光栅4的带宽要求相近，透射谱呈对称特性, 所述级联光纤3位于第一啁啾光栅2和第二啁啾光栅4中间位置，其长度大于等于1厘米;
   所述第二啁啾光栅4的输出端通过固定连接方式（光纤熔接机熔接）连接光纤活动连接器5，所述光纤活动连接器5通过法兰盘6连接光电探测器7的输入端,所述光电探测器7的输出端通过同轴电缆连接数据采集卡8的输入端,所述数据采集卡8的输出端通过USB接口连接至信号处理系统9，处理结果由显示装置10显示。
测试过程是宽带光源1发出的宽带光信号进入到第一啁啾光栅2的输入端，透射后经过级联光纤3进入到第二啁啾光栅4，第一啁啾光栅2的透射光与第二啁啾光栅4的反射光形成干涉并被级联光栅合理抑制，光谱透过第二啁啾光栅4经过活动连接器5和法兰盘6进入到光电探测器7转变为电信号，光电探测器7输出的电信号由数据采集卡8进行采集，然后由信号处理系统9对信号进行频域分析，得到其频率变化及波长信息，通过换算得到对应的应变大小，最后通过显示装置10显示。当级联啁啾光栅所处位置出现应变变化，会导致上述两路光产生的反射条纹发生变化，通过检测频率变化量的大小，可以获得应变大小，从而实现实时检测。如果需要更多测量点，可以在结构的多个部位安放级联啁啾光纤光栅传感器以实现分布式监测。
以上所述，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于级联啁啾光纤光栅的应变监测装置，其特征在于：包括宽带光源（1）、第一啁啾光栅（2）、级联光纤（3）、第二啁啾光栅（4），所述宽带光源（1）的输出端通过活动连接器连接第一啁啾光栅（1）的输入端，所述宽带光源（1）的光谱范围位于第一啁啾光栅（2）与第二啁啾光栅（4）合成反射谱的带宽范围内；
     所述第一啁啾光栅（2）的输出端通过级联光纤（3）连接第二啁啾光栅（4）的输入端，所述第一啁啾光栅（2）与第二啁啾光栅（4）的带宽要求相近，透射谱呈对称特性, 所述级联光纤（3）位于第一啁啾光栅（2）和第二啁啾光栅（4）中间位置，其长度大于等于1厘米；
     所述第二啁啾光栅（4）的输出端通过固定连接方式（光纤熔接机熔接）连接光纤活动连接器（5），所述光纤活动连接器（5）通过法兰盘（6）连接光电探测器（7）的输入端,所述光电探测器（7）的输出端通过同轴电缆连接数据采集卡（8）的输入端,所述数据采集卡(8)的输出端通过USB接口连接至信号处理系统（9），处理结果由显示装置（10）显示。
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