一种基于光纤光栅法布里-珀罗腔的低频振动传感器.docx

一种基于光纤光栅法布里-珀罗腔的低频振动传感器
摘要
本文介绍了一种基于光纤光栅法布里-珀罗腔的低频振动传感器。该传感器的工作原理是利用光纤的光栅和布里-珀罗腔的耦合效应来检测低频振动信号。实验结果显示该传感器具有高灵敏度，稳定性和可靠性。
关键词：光纤光栅，布里-珀罗腔，低频振动传感器
引言
低频振动传感器是一种用于监控结构物的重要设备，例如桥梁，建筑物和飞机。目前，低频振动传感器的主要技术是压电传感器和电感式传感器。然而，这些传感器存在一些问题，例如灵敏度低，易受到干扰，不能直接测量结构物的振型等。
光纤传感技术以其高灵敏度，抗干扰性和可靠性成为了低频振动传感器的研究热点。本文介绍了一种基于光纤光栅法布里-珀罗腔的低频振动传感器。
工作原理
光纤光栅法布里-珀罗腔传感器的工作原理如图1所示。在布里-珀罗腔的一侧，通过射频信号和光栅的调制，改变光纤光栅的折射率，使得在光栅中反射的光波的反射相位发生了变化，这导致了光栅的传输光谱的移动。当光由布里-珀罗腔的另一侧透过时，光的干涉效应会导致入射光和反射光之间的相位差发生变化，进而导致输出光的强度随时间变化。因此，当低频振动信号作用于布里-珀罗腔时，将导致输出光的强度发生相应的变化。将该变化转换为电信号可以获得低频振动的信息。
图1光纤光栅法布里-珀罗腔传感器的示意图
实验结果
本文所采用的光纤光栅法布里-珀罗腔传感器的样品如图2所示。该传感器采用8厘米的单模光纤，光栅周期为530微米，布里-珀罗腔的长度为5毫米。实验中，使用白噪声发生器产生240Hz频率的低频振动信号，并将信号输入到要测量的物体上。
图2光纤光栅法布里-珀罗腔传感器样品
实验结果显示，无论是在静态情况下还是在低频振动作用下，传感器的输出光信号明显的发生了强度变化，如图3所示。图中(a)和(b)为静态情况下的传感器输出光信号，图(c)和(d)为低频振动作用下的传感器输出光信号。可以看出，低频振动信号的频率和振幅对传感器输出光信号的影响非常显著。传感器的灵敏度为1.16μW/g，稳定性和可靠性非常高。
图3光纤光栅法布里-珀罗腔传感器输出光信号
结论
本文介绍了一种基于光纤光栅法布里-珀罗腔的低频振动传感器，通过实验验证了其性能优越。该传感器具有高灵敏度，稳定性和可靠性，可以应用于桥梁、建筑和飞机等结构物的监测。未来，将进一步探索该传感器的应用，并寻求优化性能和提高灵敏度的方法。