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    功率放大器在光纖光柵傳感複合檢測研究中的應用

    作者:Aigtek 閱讀數:0 发布时间:2021-05-17 00:00:00

    實驗名稱:多源激勵下光纖光柵的響應特性研究

    實驗目的:

    通過FBG測量的分布應變信號,揭示多源激勵下FBG的應變傳感特征。

    實驗設備:信號發生器,ATA-2041高壓放大器,可調諧激光光源,示波器,光電探測器

    實驗內容:

    側重研究兩個激勵源信號的頻率、相位、幅值、位置等因素對FBG響應特性的影響,爲後續損傷定位提供參數基礎。

    實驗過程:

    本方案中主要針對各向同性板材進行激勵參數特性研究,研究對象爲6061鋁合金薄板,尺寸爲400mmx400mmxlmm

     搭建多源激勵檢測系統:

           基于各向同性板结构的多源激励-光纖光柵傳感的檢測系統方案如圖所示,主要包括激勵部分和FBG解調部分。激勵部分有信號發生器、高壓放大器(ATA-2041) FBG解調部分主要包括寬帶耦合器、可調激光光源、光電探測器、示波器。信號發生器通道一信號直接施加在壓電片上,利用高壓放大器將其放大,通道二信號經信號放大器後施加給壓電片,利用逆壓電效應,在板結構中産生應變波,由FBG傳感器接收響應,經解調後由光電探測器轉變成電信號,顯示于示波器。

    功率放大器

    實驗結果:

    (1)激勵尺寸參數

    對比激勵尺寸直徑分別爲20mm、10mm 的压电片A、B激励效果:将压电片A、B单独作用时,得到#1FBG上的响应曲线如圖所示,從0-33kHz范围内,压电片A作用下的输出响应远大于压电片B作用下的输出响应,高于33kHz- 100kHz范围内除了个别频率点可能由于环境因素影响有突变外,整体变化规律基本不变。由此可见,在元件厚度、激励幅度参数相同情况下,直径越大,响应幅度越大,因此要得到较大的响应幅度,可适当选择直径大些的尺寸。但是直徑過大,在分析過程中尺寸的影響不可忽視。

    功率放大器 

    不同尺寸下的激勵效果

    (2)激勵角度參數

    對比激勵角度分別爲0、10 度的压电片A、D激励效果:现将压电片A、D单独作用时,得到#1FBG上的响应曲线如图所示,轴线方向激励A时得到的响应绝大部分比成10度方向激励D时的效果好,不同的是有的频率段偏差大有的頻率段偏差小。可見激勵角度對FBG檢測信號有一定影響。

    功率放大器 

    不同激勵角度下#1FBG響應曲線

    在相同激發條件下,對比在不同位置的FBG傳感響應效果,如圖所示,由于激勵A沿著#1FBG軸線方向,圖a中代表激勵A作用下的黑色曲線響應較大。同理,由于激勵C沿著#2FBG軸線方向,圖b中代表激勵C作用下的紅色曲線響應較大。可見,不論#1FBG還是#2FBG,正對著激勵元件的檢測位置,響應效果更好。

     功率放大器

     

    不同位置的FBG響應曲線

    綜上可見,激勵與FBG的相對位置對檢測結果有--定影響,激勵元件布局時盡可能在FBG傳感軸線上,檢測效果良好,但是分布檢測中,沒辦法同時兼顧多個FBG與激勵元件的位置,爲此,爲減小角度因素帶來的影響,可以盡可能選擇角度因素偏差小些的頻率段作爲激勵頻率。

    本文實驗素材由西安安泰電子整理發布,如想了解更多實驗方案,請持續關注安泰官網www.aigtek.com。Aigtek是國內專業從事測量儀器研發、生産和銷售的高科技企業,一直專注于功率放大器、功率放大模塊、計量校准源等測試儀器産品的研發與制造。


     


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