强度解调FBG-FPI应变传感器的超灵敏度与性能研究

本文主要探讨了强度解调型光纤光栅法布里珀罗干涉仪（FBG-FPI）在应变传感领域的应用和性能分析。FBG-FPI是一种利用光纤光栅（FBG）和法布里珀罗干涉效应相结合的新型传感器，它通过测量光波在光栅中的反射和干涉来检测材料的应变变化。 首先，文章详细分析了几个关键因素对FBG-FPI应变灵敏度的影响。光栅栅长是决定传感器分辨率的关键参数，较长的栅长通常能提供更高的分辨能力，但可能降低灵敏度。折射率调制深度则直接影响了光栅的反射特性，调制深度越大，应变引起的光强变化也越大，从而提高传感器的灵敏度。干涉仪腔长的调整能够影响信号的稳定性和动态范围，合适的腔长设计对于提高传感器的线性响应至关重要。 此外，作者比较了强度解调型FBG-FPI与单个FBG以及传统光纤法布里珀罗干涉仪在应变传感方面的差异。传统的FBG传感器仅依赖于光波的强度变化，而FBG-FPI则利用了干涉效应，因此理论上能够达到更小的应变探测极限，甚至可达10^-12量级，远优于单个FBG。 实验部分，作者通过将FBG-FPI与压电陶瓷（PZT）结合，利用其产生的微小周期性应变信号验证了传感器的性能。结果显示，强度解调型FBG-FPI不仅能够有效地探测微弱交变应变，而且在进行非线性校正后，表现出良好的线性响应特性，这对于精密测量和动态环境中的应用尤为重要。 本研究深入剖析了强度解调型FBG-FPI作为应变传感器的优势，强调了其在高精度、微弱应变测量中的潜力，为光纤光栅在结构健康监测、振动测量等领域的实际应用提供了理论依据和技术支持。