基于LPFG邊緣濾波特性解調(diào)光纖布拉格光柵（FBG）動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

　　為了實(shí)現(xiàn)光纖光柵動(dòng)態(tài)解調(diào)的目的，采用了一種基于長(zhǎng)周期光柵（LPFG）邊緣濾波特性解調(diào)光纖布拉格光柵（FBG）的動(dòng)態(tài)應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)。將 FBG 作為傳感元件，利用長(zhǎng)周期光柵邊緣濾波特性對(duì)光強(qiáng)調(diào)制，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換獲得電壓信號(hào)，通過(guò)高速數(shù)據(jù)采集卡與LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)結(jié)合由計(jì)算機(jī)采集。進(jìn)行了振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，采集信號(hào)的時(shí)域波形圖并進(jìn)行頻譜分析。試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，可實(shí)現(xiàn) 2．5 kHz 以內(nèi)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變監(jiān)測(cè)。

　　與傳統(tǒng)電子傳感器相比，光纖光柵傳感器是目前最具發(fā)展前途的傳感器之一。降低了自身的重量和體積，在抗電磁干擾能力、電氣隔離和傳輸損耗等方面都有著優(yōu)越的表現(xiàn)，光纖光柵的出現(xiàn)給傳感器技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展帶來(lái)了一種新的發(fā)展趨勢(shì)。波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感的關(guān)鍵，在光纖光柵的應(yīng)用領(lǐng)域，光纖光柵解調(diào)技術(shù)一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)課題。目前正在研究的光纖光柵傳感解調(diào)方案有許多，如利用干涉濾波法，可調(diào)諧光纖法布里-珀羅腔法，邊緣濾波解調(diào)法等，其中，干涉濾波法僅適用于測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變，無(wú)法測(cè)得絕對(duì)應(yīng)變；高精度的可調(diào)諧光纖法布里一珀羅腔價(jià)格高昂，濾波損耗大。因此能夠?qū)嶋H應(yīng)用的解調(diào)產(chǎn)品并不多，特別是用于動(dòng)態(tài)解調(diào)的解調(diào)設(shè)備，大多尤為昂貴，不利于工程應(yīng)用。本文利用長(zhǎng)周期光柵（Long-Period Fiber Grating，LPFG）具有邊緣濾波特性，自行研制了一套光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG）動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)并將其用于振動(dòng)方面的測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明，該解調(diào)系統(tǒng)能夠較好地檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，相對(duì)于其他的解調(diào)方案，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解調(diào)速度快，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。本文利用高速數(shù)據(jù)采集卡讀取采集數(shù)據(jù)傳送到 PC 機(jī)，通過(guò)LabVIEW 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確掌控。

　1 解調(diào)原理

　　基于長(zhǎng)周期光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)解調(diào)原理如圖 1 所示。