[發(fā)明專利]一種高精度動態(tài)光纖應變傳感裝置及其傳感方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610326433.5 | 申請日： | 2016-05-17 |
| 公開（公告）號： | CN105783763B | 公開（公告）日： | 2018-08-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉沖沖;周正仙;袁揚勝;杜友武;吳朝輝;余瑞蘭;鄒翔;周瑞 | 申請（專利權(quán)）人： | 安徽師范大學 |
| 主分類號： | G01B11/16 | 分類號： | G01B11/16 |
| 代理公司： | 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107 | 代理人： | 朱圣榮 |
| 地址： | 241000 安徽省*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 高精度 動態(tài) 光纖 應變 傳感 裝置 及其 方法 | ||
本發(fā)明揭示了一種高精度動態(tài)光纖應變傳感裝置，裝置的激光器經(jīng)環(huán)形器連接耦合器，所述耦合器的其中一個分光口經(jīng)傳感光纖與該耦合器的另一個入射口相連，所述耦合器的另一個分光口連接參考光纖，所述參考光纖末端安裝法拉第旋鏡，所述環(huán)形器的返回端連接數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與計算機相連，所述激光器和數(shù)據(jù)采集模塊與同步觸發(fā)模塊連接。本發(fā)明高精度動態(tài)光纖應變傳感裝置結(jié)構(gòu)簡單，解調(diào)簡單，受環(huán)境影響小，可以穩(wěn)定的工作，具有很高的精度，并且可以動態(tài)的實現(xiàn)應變傳感。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，尤其涉及應變傳感領(lǐng)域。
背景技術(shù)
光纖傳感由于具有靈敏度高、響應速度快、終端結(jié)構(gòu)簡單、抗電磁干擾強等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應用在周界安防和建筑健康監(jiān)測等領(lǐng)域。其中，干涉型光纖傳感技術(shù)具有很高的靈敏度，近幾年，基于干涉原理的光纖應變傳感系統(tǒng)吸引了很多學者的研究。現(xiàn)有的光纖應變傳感技術(shù)存在計算量大，精度不高，以及易受環(huán)境影響而無法穩(wěn)定工作的不足。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)簡單的高精度動態(tài)光纖應變傳感裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高精度動態(tài)光纖應變傳感裝置，裝置的激光器經(jīng)環(huán)形器連接耦合器，所述耦合器的其中一個分光口經(jīng)傳感光纖與該耦合器的另一個入射口相連，所述耦合器的另一個分光口連接參考光纖，所述參考光纖末端安裝法拉第旋鏡，所述環(huán)形器的返回端連接數(shù)據(jù)采集模塊，所述激光器和數(shù)據(jù)采集模塊與同步觸發(fā)模塊連接。
所述數(shù)據(jù)采集模塊連接計算機。
所述激光器為窄線寬波長可調(diào)穩(wěn)頻激光器。
所述耦合器為2×2的3dB耦合器。
所述傳感光纖和參考光纖長度不相等。
基于所述高精度動態(tài)光纖應變傳感裝置的傳感方法：
1)激光器輸出掃頻激光；
2)激光器輸出激光的同時，同步觸發(fā)模塊驅(qū)動數(shù)據(jù)采集模塊采集環(huán)形器輸出的每一個頻率的激光產(chǎn)生的干涉信號；
3)在一個掃頻周期內(nèi)采集到的干涉信號記為一組；
4)通過對不同時刻的兩組干涉信號做互相關(guān)運算，找出互相關(guān)系數(shù)最大時對應的頻率差；
5)獲得傳感光纖探測到的應變。
激光器1的第i個掃頻周期的掃頻激光產(chǎn)生的干涉信號記為一組Ii(ν)；
同步觸發(fā)模塊觸發(fā)激光器輸出第i+1個掃頻周期的掃頻激光產(chǎn)生的干涉信號記為一組Ii+1(ν)；
計算Ii(ν)和Ii+1(ν)的互相關(guān)系數(shù)：
R(Δνi+1)＝corrcoef(Ii(v+Δνi+1),Ii+1(v))
corrceof(*,*)表示互相關(guān)系數(shù)運算，Δνi+1＝-v,-v+1,...,v，找出R(Δνi+1)最大時對應的Δνi+1記為Δν'i+1，按下式計算探測的應變：
其中Lε,i+1是第i+1次探測到的光纖形變，L是用于探測應變的傳感光纖的長度，ΔL是傳感光纖和參考光纖的長度差，v是激光器發(fā)出的激光的頻率，ξ是光纖的應變光學校正系數(shù)。
本發(fā)明高精度動態(tài)光纖應變傳感裝置結(jié)構(gòu)簡單，解調(diào)簡單，受環(huán)境影響小，可以穩(wěn)定的工作，具有很高的精度，并且可以動態(tài)的實現(xiàn)應變傳感。
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