電壓放大器基于遠程FBG對光纖中縱波傳感器研究的應用

　　實驗名稱：遠程FBG對光纖中縱波的傳感器響應特性實驗

　　研究方向：通信工程、光纖通信與光電子技術、結構健康監測

　　實驗目的：本實驗為明確遠程FBG作為縱波共振傳感器與縱波駐波傳感器的界定條件；同時研究尾纖長度（第一尾纖L1、第二尾纖L3）對遠程FBG縱波響應特性的影響；驗證光纖縱波傳播的共振頻率理論模型與實驗結果的一致性。

　　測試設備：

　　1、聲激勵設備：函數信號發生器、高壓放大器（AigtekATA-2021H）、PZT5-3300、壓電纖維片

　　2、FBG傳感解調設備：FBG、窄帶激光光源、光環行器、隔離器

　　3、信號接收處理設備：光電探測器、數據采集卡、計算機（LabVIEW軟件）

　　4、輔助材料：環氧樹脂、耦合劑、聚酰亞胺膠帶

圖1傳感器實驗系統原理圖

圖2傳感器實驗系統實物圖

　　實驗過程：該實驗先搭建由聲激勵（PZT產生縱波）、FBG解調（邊緣濾波法）、信號處理（LabVIEW采集時域/頻域信號）三部分組成的系統，確保光纖軸向與PZT運動方向一致；接著開展工況1，固定L3=5mm，改變L1（0-110mm），施加2000-20000Hz低頻正弦激勵并記錄不同L1下的響應幅度；隨后進行工況2，設置三組實驗（分別為L1=725mm且L3=1080mm、固定L3改變L1、固定L1改變L3），施加7000Hz等頻率激勵，對比FBG在波腹/波節位置的響應。

　　實驗結果：當FBG位于尾端且L1在65-100mm諧振區域時，呈彈性體振動特性且響應幅度顯著，L1小于60mm或大于100mm時呈強迫振動且響應較??；長尾纖（L1=725mm、L3=1080mm）下，FBG響應呈駐波特性，波腹位置響應幅度是波節的1.5-2倍，耦合劑吸收彈性波后駐波消失；尾纖長度為半波長整數倍（如L1=270mm、540mm）時，FBG響應出現峰值，驗證了理論模型中“應變均勻分布"的假設。

圖3FBG位于光纖尾端，L1長度對遠程FBG響應的影響

圖4尾纖長度對遠程FBG響應的影響三種實驗配置

　　產品推薦：ATA-2021B

圖：ATA-2021B高壓放大器指標參數

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