论文摘要
近年来，光纤光栅作为一种新型的光纤无源器件己在许多领域发挥着重要的作用。光纤光栅传感器是近二十年发展最为迅速的一种新型的光纤传感器，由于其与传统的机电传感器相比具有很多优势，如：本质防爆、抗电磁干扰、抗辐射、耐高温、体积小、重量轻、灵活方便等优点，因而得到广泛应用。本文利用光纤光栅的应变特性，设计制作了一种狭小曲面层间间隙光纤光栅测量系统。主要研究工作及成果分为三部分：传感探头的研制、解调系统的研制和检测标定装置的研制。1、传感探头的研制传感探头是最为关键的部分，针对狭小空间的间隙测量，经过大量实验，研制成功了双光栅超薄结构传感探头。双光栅超薄结构探头中使用了一特殊结构的弹片，在弹片中埋入了两个不同布喇格波长的光栅。传感器弹片的结构是实现曲面层间间隙转变成光纤光栅轴向应变的关键。弹片材料的厚度要合适、弹性要好、强度要高。由于双光栅结构的设计，既解决了温度和解调仪系统误差的影响问题，同时也提高了传感器的灵敏度。2、解调系统的研制针对项目的特殊要求，从硬件和软件两个方面，对光纤光栅解调系统进行了研制。软件方面，我们采用模块化设计以及友好的人机交互界面，使解调系统具有了如下功能：1、实时波长显示、实时波长差显示、实时间隙测量显示功能；2、数据存储功能；3、传感器标定功能；4、不同半径曲面测量功能；5、曲面间隙计算功能；6、数据回放功能。3、检测标定装置的研制由于我们所研制的传感器，是作特殊用途的，没有现成的检测工具，因此需要专门研制传感器检测和标定装置。为此我们经过大量实验，精心设计制作了一台检测标定装置。在前述基础上，对狭小曲面层间双参量光纤光栅传感器进行了可行性预研，并取得了比较满意的结果。