使用微波作为副载波的光纤应力传感器

夏 超,周柯江

(浙江大学信息与电子工程学系,浙江 杭州 310027)



·光纤及光通讯技术·

使用微波作为副载波的光纤应力传感器

夏 超,周柯江

(浙江大学信息与电子工程学系,浙江 杭州 310027)

光纤应力传感器是以光纤传感技术为基础的应变、应力测量系统,具有重要的民用、军用价值。其中有一种能用于大型建筑物形变监测的传统的光纤应力传感器又叫SOFO。它使用迈克尔逊干涉仪作为信号解调器,因为需要扫描,所以响应时间较长。为了解决这一问题,出现了以微波作为副载波的应力传感器。但是其中使用的光环行器又引入了较大误差,使得系统性能不理想。本文分析了误差原因,并使用耦合器、相位比较器分别替代了环形器、乘法器,取得了良好的实验结果。

光纤传感；光纤应力传感器；光环形器

1 引 言

光纤应力传感器是一种基于光纤传感技术的应变、应力测量系统,由于其具有精度高、温度稳定性好、寿命长等优点,非常适合于桥梁、大坝等大型建筑物的形变监测。传统的此种类型的光纤应力传感器又叫SOFO(法语 Surveillance d’Ouvrages par Fibres Optiques的首字母简称),是一种基于低相干干涉原理的系统,其结构如图1所示[1]。

如图1所示,一个完整的SOFO由光纤传感器、LED光源、迈克尔逊干涉仪、信号处理数字电路及接收信号的外部PC机等若干部分组成。

图1 传统SOFO结构图

光纤传感器由一对单模光纤组成。一条一端连接耦合器,另一端与待测建筑物相连,为测量光纤；另一条一端与耦合器相连,另一端则自由放置不与待测建筑物相连,为参考光纤。……