专利名称：一种对嵌入复合材料制件的光纤布拉格光栅传感器进行信号处理的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于航空用三维编织复合材料健康监测领域，具体涉及一种对嵌入复合材料制件的光纤布拉格光栅传感器进行信号处理的装置。
背景技术：
自从分布式FBG (光纤布拉格光栅)传感器于1990年首次埋入环氧树脂复合材料中以来，国内外科学研究者开展了大量FBG在航空复合材料结构的健康监测的研究工作。三维编织复合材料制件的监测研究在我国具有较高的研究价值，因为它能为我国新一代航空航天三维编织复合材料、多用途防护复合材料及基体增强三维编织复合材料的研制提供关键监测方法的基础。虽然国内外关于航空领域的传统复合材料状态健康监测取得了一定进展，但到目前为止，还没有对航空用三维编制复合材料的健康监测比较成熟的技术和方法，其原因在于首先，三维编制复合材料制件制作过程非常复杂，需要有先进的编制机械和自行设计的编织方法；其次是因为监测用FBG传感器质地非常脆弱，并且体积非常小。另外，现有技术中的分布式光纤监测还存在以下两点不足(1)由于现有分布式传光型光纤监测系统是通过一条光纤将若干个光纤传感器串接而成，系统的光功率损耗较大，因此一条光纤只能接入有限的光纤传感器，如分布式光纤光栅监测系统一般仅能接入 8-12个光纤传感器。( 分布式传光型光纤监测系统实质上是多个单测点光纤传感的串接复用系统，系统埋设安装后，测点无法进行增加。另外，FBG传感器对多个物理量敏感，特别是对温度和应变同时敏感，在应变和温度同时变化时，FBG传感器仅产生一个输出波长的改变，由于传感器在制件的内部互相交叉，温度和应变的变化都将引起FBG波长的漂移，形成了所谓的交叉敏感问题，因此如何将多个物理量从光纤传感信号中有效分离出来也是现在的难题。

发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种对嵌入复合材料制件的光纤布拉格光栅传感器进行信号处理的装置和方法，将多个物理量从光纤传感信号中有效分离出来。本发明是通过以下技术方案实现的—种对嵌入复合材料制件的光纤布拉格光栅传感器进行信号处理的装置，包括宽光源1、两个镜面2、信号发生器3、相位计4、滤波器5、两个3dB耦合器6、光电转换放大器 7、压电体8和示波器9 ；其中，第一个3dB耦合器6有三个端口，分别与宽光源1、光纤布拉格光栅和第二个3dB耦合器6电连接；第二个3dB耦合器6有四个端口，第一个端口与第一个镜面2连接，第二个端口通过压电体8与第二个两个镜面2连接，第三个端口与光电转换放大器7电连接，第四个端口与第一个3dB耦合器6电连接；压电体8与信号发生器3电连接，信号发生器3与相位计4电连接；相位计4与滤波器5电连接，滤波器5再与光电转换放大器7电连接；示波器9分出三路，分别接入信号发生器3与相位计4之间的电路中、相位计4与滤波器5之间的电路中以及滤波器5与光电转换放大器7之间的电路中。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明采用FBG的复用技术包括波分复用、时分复用、空分复用以及这些复用技术的相互组合，将多个物理量从光纤传感信号中有效分离出来了。


图1是本发明对嵌入复合材料制件的光纤布拉格光栅传感器进行信号处理的装置的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述如图1所示，一种对嵌复合材料制件的光纤布拉格光栅传感器的信号处理的装置，包括宽光源1、两个镜面2、信号发生器3、相位计4、滤波器5、两个3dB耦合器6、光电转换放大器7、压电体8和示波器9 ；其中，第一个3dB耦合器6有三个端口，分别与宽光源1、 FBG和第二个3dB耦合器6电连接；第二个3dB耦合器6有四个端口，第一个端口与第一个镜面2连接，第二个端口通过压电体8与第二个两个镜面2连接，第三个端口与光电转换放大器7电连接，第四个端口与第一个3dB耦合器6电连接；压电体8与信号发生器3电连接，信号发生器3与相位计4电连接；相位计4与滤波器5电连接，滤波器5再与光电转换放大器7电连接；示波器9分出三路，分别接入信号发生器3与相位计4之间的电路中、相位计4和滤波器5之间的电路中以及滤波器5与光电转换放大器7之间的电路中。上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
权利要求
1. 一种对嵌入复合材料制件的光纤布拉格光栅传感器进行信号处理的装置，其特征在于所述装置包括宽光源(1)、两个镜面( 、信号发生器C3)、相位计(4)、滤波器( 、两个 3dB耦合器(6)、光电转换放大器(7)、压电体⑶和示波器(9)；其中，第一个3dB耦合器(6)有三个端口，分别与宽光源(1)、光纤布拉格光栅和第二个 3dB耦合器(6)电连接；第二个3dB耦合器(6)有四个端口，第一个端口与第一个镜面( 连接，第二个端口通过压电体(8)与第二个两个镜面( 连接，第三个端口与光电转换放大器(7)电连接，第四个端口与第一个3dB耦合器(6)电连接；压电体⑶与信号发生器⑶电连接，信号发生器(3)与相位计⑷电连接；相位计 (4)与滤波器(5)电连接，滤波器( 再与光电转换放大器(7)电连接；示波器(9)分出三路，分别接入信号发生器C3)与相位计(4)之间的电路中、相位计(4)与滤波器( 之间的电路中以及滤波器(5)与光电转换放大器(7)之间的电路中。
全文摘要
本发明提供了一种对嵌入复合材料制件的光纤布拉格光栅传感器进行信号处理的装置和方法，属于航空用三维编织复合材料健康监测领域。本装置包括宽光源1、两个镜面2、信号发生器3、相位计4、滤波器5、两个3dB耦合器6、光电转换放大器7、压电体8和示波器9。本发明采用FBG的复用技术包括波分复用、时分复用、空分复用以及这些复用技术的相互组合，将多个物理量从光纤传感信号中有效分离出来了。
文档编号G01D5/26GK102538840SQ201010606828
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者万振凯, 孙宝山 申请人:天津工业大学