基于FMCW技术的光纤光栅振动解调系统设计及复用特性分析

基于连续波调频技术(FMCW)及2×2、3×3耦合器的原理,设计了一种光纤光栅振动解调系统.对系统复用特性进行了理论分析,并通过仿真实验分析了传感光栅位置系数k、调制频率的最大值Δf、压控振荡器的控制参量fs对系统复用特性的影响,同时构建了相应的系统,对所设计的系统进行了实验验证。

干涉型光纤海洋参数传感器的分布式测量方法研究

光纤传感器因其灵敏度高、体积小等优点在海洋监测领域得到了广泛关注.目前高性能的海洋温盐深参数监测光纤传感器大都基于干涉原理,难以实现同一系统内多个传感器的复用,不能满足海洋环境参数高时空分辨力的监测需求.基于调频连续波原理,提出一种适用于干涉型海洋参数光纤传感器的大容量复用方法.利用不同干涉仪端面反射光与参考光形成Mach-Zehnder干涉光谱的特征频率确定不同传感器的位置,通过不同端面特征频率间的拍频还原了单个传感器的光谱.设计并搭建了干涉型海洋参数传感器的分布式传感系统,实现了系统中传感器的定位以及光谱信号还原,并通过理论计算证明分布式传感系统中至少可以实现500个传感器的复用.本论文的研究可以为高性能干涉型光纤传感器的海洋参数链式监测提供技术支持.

固体目标微形变探测仪及其在高铁桥梁的应用

微形变量在工程上意义重大,可用以判断目标的健康状态和自然灾害的预警。传统的形变监测手段有位移计、加速度计、GPS、三维激光扫描等,存在设备安装困难、工作效率低、受天气影响较大等缺点。因此,结合调频连续波技术和干涉技术,设计了一款固体目标微形变探测仪,操作简便、便携、可全天时全天候进行监测。首先对系统进行室内测试,验证了形变测量精度可达亚毫米级。再对海安特大桥的某32 m双线简支箱梁进行微形变监测实验,实验中选取了四个典型监测点,在箱梁上单线加载以及荷载速度相同的实验条件下,系统准确测得梁的1/4和1/2跨的位移量,以及上、下行线1/2跨的位移差异。将测得的时程曲线进一步分析,获得了桥梁的自振频率与强振频率。实测结果与理论分析一致,证明了固体目标微形变探测仪的有效性。