CN108663144A - 一种新型应力传感系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种新型应力传感系统，包括窄线宽激光器、电光调制器、光滤波器、法布里‑珀罗干涉仪、光电探测器、计算机、微波源、微波放大器，利用直接测量法布里珀罗干涉仪的纵模频率间隔，通过其变化量精确测定腔长的改变量，得到待测位移；窄线宽激光器与电光调制器的光信号输入端相连，法布里‑珀罗干涉仪分别与光滤波器输出端和光电探测器输入端相连，光电探测器的输出端经过数据采集后与计算机相连，计算机与微波源输入端相连，微波源输出端与微波放大器输入端相连，微波放大器输出端与电光调制器电信号输入端相连；本发明的优点在于，分辨率高，操作简单，能实现高精度的应力测量，稳定性和可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于传感系统领域，具体涉及应力传感系统。
背景技术
应力传感系统主要应用于人防工程、国防工程、基础设施、民用结构等大型建筑结构和一些精细结构的监测中，传统的测量应力的方法主要是利用电阻应变片，但其很容易受到外界电磁场等的干扰。光纤应力传感系统因其体积小、重量轻、精度高、免电磁干扰、抗腐蚀性等优点受到人们的广泛关注。各种结构的光纤应力传感器已经广泛应用，如布拉格光栅光纤应力传感系统和分布式应力传感系统。布拉格光栅光纤应力传感系统对光源的稳定性和相干性要求不高，但是其容易受到布拉格光栅波长漂移和温度的影响，分布式应力传感系统可以实现沿光纤路径场的分布传感，但是其容易受到光源脉宽的影响。近年来，法布里-珀罗干涉仪光纤应力传感系统受到了广泛的研究，如用透明高聚薄膜替代空气腔的法布里-珀罗应力传感系统和蓝宝石光纤外腔法布里-珀罗应力传感系统。但是基于膜结构的应力传感系统由于薄膜易破损和操作复杂等缺点而导致其使用受到了极大的限制，蓝宝石光纤外腔法布里-珀罗应力传感系统造价过于昂贵，并且这些传感系统分辨率很低。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种新型应力传感系统，其具有分辨率高、精度高等优点。
本发明所采用的技术方案是：一种新型应力传感系统，包括窄线宽激光器、电光调制器、光滤波器、法布里-珀罗干涉仪、光电探测器、计算机、微波源、微波放大器，窄线宽激光器与电光调制器的光信号输入端相连，电光调制器输出端与光滤波器输入端相连，法布里-珀罗干涉仪分别与光滤波器输出端和光电探测器输入端相连，法布里-珀罗干涉仪由两段间距为20-80mm布拉格光栅构成，光电探测器的输出端经过数据采集后与计算机相连，计算机与微波源输入端相连，微波源输出端与微波放大器输入端相连，微波放大器输出端与电光调制器电信号输入端相连。
本发明的有益效果是：
1.微波调制电控光频扫描系统，扫描光谱分辨率达1kHz，分辨率高。
2.采用法布里-珀罗干涉仪，可以实现高精度的应力测量。
附图说明
下面结合附图及具体方式对本发明作进一步说明。
图1是一种新型应力传感系统的系统示意图；
图2是双布拉格光栅的法布里-珀罗谐振腔的结构图；
主要符号说明如下：
1-窄线宽激光器；2-电光调制器；3-光滤波器；4-法布里-珀罗干涉仪；5-光电探测器；6-数据采集卡；7-计算机；8-微波源；9-微波放大器；
具体实施方式
图1中，一种新型应力传感系统，包括窄线宽激光器1、电光调制器2、光滤波器3、法布里-珀罗干涉仪4、光电探测器5、数据采集卡6、计算机7、微波源8、微波放大器9；窄线宽激光器1与电光调制器2的光信号输入端相连，电光调制器2输出端与光滤波器3输入端相连，法布里-珀罗干涉仪4分别与光滤波器3输出端和光电探测器5输入端相连，光电探测器5的输出端经过数据采集卡6采集数据后与计算机7相连，计算机7与微波源8输入端相连，微波源8输出端与微波放大器9输入端相连，微波放大器9输出端与电光调制器2电信号输入端相连，法布里-珀罗干涉仪4是由两段布拉格光栅构成，两段光栅的间距为20-80mm。
图2所示为双布拉格光栅的法布里-珀罗谐振腔的结构图，在单模光纤上连续地刻录两段间距为20-80mm的布拉格光栅，即构成了一个开放式谐振腔法布里-珀罗干涉仪4。
该系统工作流程：窄线宽激光器1提供光源，经过电光调制器2调制后，将电信号加载在光信号上，得到调制信号，电信号由微波源8经过微波放大器9放大后提供，调制信号经过光滤波器3得到所需的光信号，所需的光信号进入法布里-珀罗干涉仪4，法布里-珀罗干涉仪4固定于产生相对位移的物体表面，当法布里-珀罗干涉仪4受到应力作用时，谐振腔腔长发生变化，法布里-珀罗干涉仪的透射谱中相邻纵模的频率间隔势必发生变化，通过测量Δνf，即可计算相对位移量ΔL＝2nL2Δνf/c。改变的光信号进入光电探测器5转换为电信号，经过数据采集卡6采集数据后传入计算机7内，由Labview程序计算后传入微波源8中，提供电信号。
Claims (2)
1.一种新型应力传感系统，包括窄线宽激光器、电光调制器、光滤波器、法布里-珀罗干涉仪、光电探测器、计算机、微波源和微波放大器，所述的窄线宽激光器与所述的电光调制器的光信号输入端相连，所述的电光调制器输出端与所述的光滤波器输入端相连，所述的法布里-珀罗干涉仪分别与所述的光滤波器输出端和所述的光电探测器输入端相连，所述的光电探测器的输出端经过数据采集卡采集数据后与所述的计算机相连，所述的计算机与所述的微波源输入端相连，所述的微波源输出端与所述的微波放大器输入端相连，所述的微波放大器输出端与所述的电光调制器电信号输入端相连，其特征在于：所述的法布里-珀罗干涉仪是由两段布拉格光栅(FBG)构成，两段光栅的间距为20-80mm。
2.根据权利要求1所述的一种新型应力传感系统，其特征在于：所述的法布里-珀罗干涉仪是在单模光纤上连续地刻录两段布拉格光栅。
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2017
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