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1、13.2 13.2 光纤光纤BraggBragg光栅及其传感模型光栅及其传感模型213.3 13.3 长周期光纤光栅长周期光纤光栅313.1 13.1 引引 言言113.4 13.4 光纤光栅传感器光纤光栅传感器422222222222222222222sinh ()( 0)cosh ()sinh ()( 0)cosh ()LLRLL1TR effmaxBeff1nn2BeffB0effeff1s nnv n LeffB/s nL2BeffB0eff2nnLNe ff0e ffsnneffB/s nLBeff2n1 13.2.1 13.2.1 应变传应变传 感模型感模型 2 13.2.213.
2、2.2 温度传温度传 感模型感模型3 13.2.3 13.2.3 动态磁场的动态磁场的 传感模型传感模型Beffeff22nn iijjC( ,1,2,3,4,5,6)i j 112233445566200020002000000000000000000(1)(12 )2(1)vEvvEv( , )rzzzP 0rr/rrzzvP EvP EP E2effB121112eB1() (1)2zzzzzznppp vpS2effe121112() 2nppppv2effe12111211() 2nSppppv 220122()Vk ann22201sUa k n22222eff112()Unnnn
3、V1122222201( )()( )()2mmmmUJUWKWJUKWUWk n aV4 1/4(12)1(4)VUVeffwgeffwg()nnSaa2 343/422121/224 1/4 32221124 1/4(12)(4)()121 (4) ()1 (4)VVnnVnnnV wgwgeffBBeffeffeffwgrrzzSSnaaavnannrrP0zz(1) /(1) /2/rrzzv P Ev P EvP E effeffBBeffeff()11nnPnPnP2effB111212B()(1)222nPPPppvp vvEEE2eff1112121()122zznvpppv
4、2effeff1211eff(12 )(12 )(2)2Lv PLEnnPvppnE 2effeff1211eff1121(12 )(2)2vPEnnvppnPE2effB1211B(1 2 )(1 2 )(2)2nvvppPEE rrzzPPS 1 (1)(1) /1 (1)(1) /2/12rrzzPvSvEv P EvS EPvSvv P EvS EEvP ES ESPvE BBBBBBallrzPPPSeffeffBeff epeff2()2nnTnanTTaT effBeffeff epBeff1()nnannTnaT rrzzTTT3effBeff1112wgBeff1(2)2Tn
5、naSnppSTnTBBTnSTBB22nn2VHnn2222222sin ()cos ()1 (/)kjkjkjkjkjkjLTL1()2kjkkjjkj*eff*d dd dkjcorekjs ne e r re e r r2eff22d dd djcorejjner rer r222211LLLN()L 122 eff2/n ( )cocl()nnnn1 13.3.1 13.3.1 应变灵敏度应变灵敏度2 13.3.2 13.3.2 温度灵敏度温度灵敏度coclcoclddddddddddnnKnn d/dd/ dnpn cococlcl(1)(1)Kp np n coclcoclddd
6、dddddddTnnKnnTTTTT d /dTd /dnTncococlcl()()TKnn 1 13.4.1 13.4.1 光纤光栅应光纤光栅应变与位移传变与位移传感器以及振感器以及振动与加速度动与加速度传感器感模传感器感模 型型 2 13.4.2 13.4.2 光纤光栅温光纤光栅温度传感器感度传感器感模型模型3 13.4.313.4.3光纤光栅压光纤光栅压力传感器力传感器4 13.4.4 13.4.4 光纤光栅水光纤光栅水声传感器声传感器 BBe/(1)xp0Be3B3()(1)2L x hfpL 图图13.3 13.3 利用光纤光栅实现垂直力学量测量的装置利用光纤光栅实现垂直力学量测量
7、的装置 2224( )34EIM xyLx2224234MddyEILxBe22B24(1)34dyPLx图图13.9 13.9 板式结构的光纤光栅温度传感器板式结构的光纤光栅温度传感器 g()11nnPnPn P(1)4ddPdEt BeB(1)(1)0.17ddpPdEtB0022nn B02nrinin()II Rinrininp 0()()RIIRppinrininAAp 0()()sin()RIIRptp习习 题题 13.113.1 试找出一种方法解决光纤光栅传感试找出一种方法解决光纤光栅传感中的温度与应变交叉敏感的问题。中的温度与应变交叉敏感的问题。 13.213.2 试设计一种光纤光栅温度传感系统。试设计一种光纤光栅温度传感系统。要求：要求：(1) 温度范围：温度范围：-20C 80C； (2) 测量精度：测量精度：1C ；(3) 光栅中心波长：光栅中心波长：1525 1565 nm 。