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客专桥墩沉降自动监测系统
1978年,加拿大通信研究中心的K.O.Hill及其合作者首次从接错光纤中观察到了光子诱导光栅。现在一般采用高强度紫外光源通过PhaseMask所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光在该光纤芯中
一、本系统采用简单的网络架构,系统由静力水准仪、光纤光栅解调仪网络一体机、阿里云服务器(或自己搭建的专用服务器)及客户终端组成。采用宽频(1510-1590nm)的光纤光栅解调仪,可容纳连接多达192台带温度补偿的静力水准仪;具体计算如下:1510-1590nm的光纤光栅解调仪有80nm的光波长范围。每个传感器的动态范围为4000pm,即4nm,采用的温度补偿光纤光栅是2nm的动态范围,这样每个传感器的需要占用的带宽是6nm因此,80nm的光谱范围内,可以多路复用80/6nm=13.6, 即至少可以安装12只传感器。采用的光纤光栅解调仪带有16通道,因此每台光纤光栅解调仪网络一体机可以带192只静力水准仪。 

  光纤传感器系统的工作原理

  光纤光栅是利用光纤材料的光敏性,通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯,在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化,从而形成永久性空间的相位光栅其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时,满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射,其余的波长透过光纤光栅继续传输,反射波长和光栅周期的关系如下:

λ=2nΛ
其中n为光纤芯的折射率。Λ为光栅的周期。


  1978年,加拿大通信研究中心的K.O.Hill及其合作者首次从接错光纤中观察到了光子诱导光栅。现在一般采用高强度紫外光源通过PhaseMask所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光在该光纤芯中产生折射率调制或相位光栅。在工程应用中一般采用合适应用的方法,用环氧树脂胶进行封装。外加保护封装来进行保护,从而形成光纤光栅光纤传感器。

图4-1光纤光栅传感器原理图

  由于光纤光栅(FBG)只能对某个波长进行反射,反射波长的变化需要通过光纤光栅解调仪来测量,一般需要对多个光纤光栅传感器进行测量,也就是说要进行波分复用,将多个光纤光栅(FBG)的串接,每个光纤光栅(FBG)对于一个中心波长,在保证测量的动态范围内,各个光纤光(FBG)的波长之间不重叠,这样通过光纤光栅解调仪(FBG Interrogator)实现对不同光纤光栅传感器的反射波长的测量,从而转化成压力或应变的数据。
    

图4-2典型光纤光栅传感器系统的组成

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