温度补偿型光纤光栅位移传感器.doc

温度补偿型光纤光栅位移传感器（完整版）实用资料
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电子器件
ChineseJournalofElectronDevices
第39卷第3期2021年6月
Vol.39
No.3
June2021
TemperatureCompensatedOpticalFiber
GratingDisplacementSensor*
TIANXiaodan1,2,ZHANGHuixin1,2,LIUWenyi1,2*
,FANJungang3
(1.ScienceandTechnologyonElectronicTest&MeasurementLaboratory,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China;
2.KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurement(NorthUniversityofChina,MinistryofEducation,Taiyuan030051,China;
3.SchoolofInstrumentandElectronics,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China
Abstract:BasedonisoscelestrianglecantileverbeamanddoublefiberBragggratingstructure,akindoftempera-tureself-compensatedfiberopticdisplacementsensorwithhighresolutionisdesignedandmanufactured.Themea-surementresultisdemodulatedbyspectrumanalysismethod.Theexperimentalresultsunderthenormaltempera-tureenvironmentshowthat,therangeofthesensoris0~70mm,thesensitivityis21.9pm/mm,thedegreeoflinearfittingisashighas0.999,therepeatabilityerroris4.72%FSandthehysteresiserroris2.70%FS.Inthetempera-turerangefrom0℃to60℃,thezerodriftis0.41pm/℃,sotemperatureperformanceisgood.Thesensorcanbewellappliedinlong-termmonitoringofthecracksorseamopendegreeinthewaterconservancyandhydropoweren-gineering,industrialandcivilbuildings.Keywords:sensor;temperaturecompensation;spectrum;cantileverbeam;fiberbragggrating(FBG;displacement
EEACC:7220E
doi:10.3969/j.issn.1005-9490.2021.03.015
温度补偿型光纤光栅位移传感器
*
田晓丹1,2,张会新1,2,刘文怡1,2*
,范军刚3
(1.中北大学电子测试技术重点实验室,太原030051;2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;
3.中北大学仪器与电子学院,太原030051
摘要:基于等腰三角形悬臂梁和双光纤光栅结构设计并制造了一种高分辨率、温度自补偿的光纤位移传感器。采用光谱
分析法对测量结果进行解调,常温下的实验结果表明,传感器的量程为0~70mm,灵敏度为21.9pm/mm,线性拟合度高达0.999,重复性误差为4.72%FS,迟滞误差为2.70%FS。而且在0~60℃温度范围内的零漂为0.41pm/℃,温度性能良好。该传感器能很好的应用于水利水电工程、工业与民用建筑等结构上裂缝或接缝开合度的长期监测。
关键词:传感器;温度补偿;光谱;悬臂梁;光纤光栅;位移中图分类号:TP212.1
文献标识码:A
文章编号:1005-9490(202103-0576-05
水利水电工程、工业与民用建筑等结构经过长时间的使用或受到恶劣环境的影响后,自然而然地会产生裂缝或接缝开合,可能会给实际的使用带来严重的危害,因此需要适宜的位移传感器对这些结构的裂缝和接缝开合度进行长期的监测,以保障工厂的顺利运行及人员的人身安全。与传统的机械类、电学类位移传感器相比,光纤光栅位移位移传感器具有体积小、灵敏