[实用新型]一种基于布拉格光纤光栅传感器的结构健康检测装置

说明书

本实用新型属于结构检测技术领域，具体为一种基于布拉格光纤光栅传感器的结构健康检测装置。本实用新型在采用布拉格光纤光栅传感器作为结构健康检测的设备的基础上，配置解调装置；解调装置包括宽带光源、光纤耦合器、光电二极管、信号放大电路，压电陶瓷，驱动电源，参考传感器；本实用新型将光纤布拉格光栅传感器与解调装置结合使用，通过驱动电源来带动压电陶瓷发生较大形变，进而带动参考传感器中心波长发生较大变化，从而扩展测量范围，且驱动电源能够精准的控制输出电压，提高光纤布拉格光栅的中心波长分辨率，满足大型结构健康监测需求。本实用新型具有广阔应用前景。

技术领域

本实用新型属于结构检测技术领域，具体涉及一种基于布拉格光纤光栅传感器的结构健康检测装置。

背景技术

光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感器具有耐腐蚀、抗电磁干扰能力强、尺寸小、复用能力强、结构简单、精度高等优点，因此在众多传感检测领域都有着广泛应用，如结构健康检测、生物力学传感等领域。光纤布拉格光栅传感器作为一种波长调制型器件，其工作时光栅中心波长的表达式如下式(1)所示：

λ_B＝2n_effΛ (1)

式中，λ_B为中心波长，n_eff为有效折射率参数,Λ为光栅周期。实际应用中，当光纤布拉格光栅的中心波长由于外界作用力的作用时，其有效折射率和光栅周期会发生变化，此时其中心波长也会发生漂移，因此，可以通过测量中心波长漂移量和外界作用力与中心波长漂程度之间的关系便可以推算出外界作用力的大小，进而得出监测结构的性能(健康状态)。

对于光纤布拉格光栅传感器应用来说，解调装置起着非常重要的作用，通常情况下该解调装置包括常见的光谱仪解调法、可协调激光器法、F-P滤波器检测法、非平衡M-Z干涉法，但是上述解调装置由于结构所限，还存在体积大使用不方便，价格昂贵及维护比较麻烦的缺点，因此无法满足大量的包括建筑物在内的结构健康检测实际需求。综上所述，提供一种能克服现有基于布拉格光纤光栅传感器的结构健康检测装置存在问题的方法显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有基于布拉格光纤光栅传感器的结构健康检测装置的弊端，本实用新型提供一种体积小、价格低、使用和维护方便的基于布拉格光纤光栅传感器的结构健康检测装置。

本实用新型提供的基于布拉格光纤光栅传感器的结构健康检测装置，是在采用布拉格光纤光栅传感器11作为结构健康检测的设备的基础上，配置特别设计的解调装置12；所述解调装置12包括宽带光源121、光纤耦合器122、光电二极管123、信号放大电路124，压电陶瓷125，驱动电源126，参考传感器127；其中，宽带光源121依次与光纤耦合器122、参考传感器127、压电陶瓷125、驱动电源126连接；参考传感器127依次连接光电二极管123、信号放大电路124；光纤耦合器122与布拉格光纤光栅传感器11连接；其中：

所述布拉格光纤光栅传感器11放置在待监测目标上，当待检测目标发生较大应变损坏时，布拉格光纤光栅传感器中心波长发生同步变化；

所述宽带光源121为布拉格光纤光栅传感器和解调装置提供工作光谱，且该工作光谱在布拉格光纤光栅传感器的工作波段内；

所述参考传感器127经光电二极管123和待测目标上的布拉格光纤光栅传感器11由光纤耦合器122进行光耦连接，光电二极管123接收布拉格光纤光栅传感器11的返回信号并输出到信号放大电路124进行放大处理；

所述压电陶瓷125拉伸参考传感器127的中心波长，当参考传感器127和放置在目标之上的布拉格光纤光栅传感器11两者的中心波长相同时，光电流信号处于极值状态，从而能推算出布拉格光纤光栅传感器的中心波长变化量，进而推算出待监测结构的健康程度；