基于LPFG边缘滤波特性解调光纤布拉格光栅（FBG）动态检测系统

　　为了实现光纤光栅动态解调的目的，采用了一种基于长周期光栅（LPFG）边缘滤波特性解调光纤布拉格光栅（FBG）的动态应变检测系统。将 FBG 作为传感元件，利用长周期光栅边缘滤波特性对光强调制，经光电转换获得电压信号，通过高速数据采集卡与LabVIEW 软件设计结合由计算机采集。进行了振动实验，采集信号的时域波形图并进行频谱分析。试验结果表明该系统具有良好的动态响应特性，可实现 2．5 kHz 以内的动态应变监测。

　　与传统电子传感器相比，光纤光栅传感器是目前最具发展前途的传感器之一。降低了自身的重量和体积，在抗电磁干扰能力、电气隔离和传输损耗等方面都有着优越的表现，光纤光栅的出现给传感器技术领域发展带来了一种新的发展趋势。波长解调技术是实现光纤光栅传感的关键，在光纤光栅的应用领域，光纤光栅解调技术一直是人们关注的重点课题。目前正在研究的光纤光栅传感解调方案有许多，如利用干涉滤波法，可调谐光纤法布里-珀罗腔法，边缘滤波解调法等，其中，干涉滤波法仅适用于测量动态应变，无法测得绝对应变；高精度的可调谐光纤法布里一珀罗腔价格高昂，滤波损耗大。因此能够实际应用的解调产品并不多，特别是用于动态解调的解调设备，大多尤为昂贵，不利于工程应用。本文利用长周期光栅（Long-Period Fiber Grating，LPFG）具有边缘滤波特性，自行研制了一套光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）动态检测系统并将其用于振动方面的测试。试验结果表明，该解调系统能够较好地检测振动信号，相对于其他的解调方案，具有结构简单，解调速度快，成本较低等优点。本文利用高速数据采集卡读取采集数据传送到 PC 机，通过LabVIEW 进行数据分析，实现了对动态应变系统状态的实时准确掌控。

　1 解调原理

　　基于长周期光纤光栅解调系统解调原理如图 1 所示。