量子电子学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (4): 690-700.doi: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.04.013
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刘洪金1, 杨 爽1,3*, 钱梦雪1,2, 彭云涛1,2, 张 洋1,2, 孙 苗3, 汤玉泉1,4, 张志荣1,2,3,4
LIU Hongjin1 , YANG Shuang1,3*, QIAN Mengxue 1,2 , PENG Yuntao1,2 , ZHANG Yang1,2 , SUN Miao3 , TANG Yuquan1,4 , ZHANG Zhirong1,2,3,4
摘要: 通过激光切割技术, 加工带有通孔的悬臂梁结构来构建非均匀应变分布, 从而研究光纤布拉格光栅 (FBG) 在非均匀应变分布下的光谱传感特性。首先仿真分析了悬臂梁表面应变分布情况, 随后分别选取均匀FBG (UFBG) 和切趾FBG (AFBG) 敷设在通过开设通孔构建出的悬臂梁表面非均匀应变分布区域, 开展了FBG传感特性实验研 究。实验结果表明, 随着悬臂梁自由端位移逐渐增加, 两种FBG的中心波长和带宽逐渐增大, 峰值功率和边模抑制 比逐渐降低, 但仅中心波长与位移变化具有良好的线性度, 位移灵敏度分别为0.1298 nm/mm和0.1582 nm/mm。相对 而言, UFBG的反射光谱对非均匀应变分布的变化更为敏感, 这对光谱形状传感是有益的。AFBG则表现出一定的抑 制或免疫作用, 这对中心波长传感是有益的。最后, 为了提高灵敏度和实现温度补偿, 选取双FBG传感法进行位移 测量, 测量结果表明双UFBG光谱带宽随位移变化的灵敏度可达0.2826 nm/mm, 双AFBG中心波长差随位移变化的 灵敏度可达0.3142 nm/mm。
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