實驗(yan)名稱：多源(yuan)激勵下光(guang)纖光(guang)柵(zha)的響(xiang)應特(te)性(xing)研(yan)究

實驗目的：

通(tong)過FBG測量的分(fen)布應(ying)變信號，揭示多源(yuan)激勵下FBG的應(ying)變傳(chuan)感特(te)征。

實驗設備：信號發(fa)生(sheng)器(qi)，ATA-2041高壓放大器，可(ke)調諧激光光源(yuan)，示(shi)波器，光電探測器

實驗內(nei)容：

側重研究兩個激勵源信號的頻(pin)率、相位(wei)、幅值、位(wei)置等因素對FBG響(xiang)應特性(xing)的影響(xiang)，為后(hou)續損傷(shang)定(ding)位提供參數基礎(chu)。

實驗過程(cheng)：

本方(fang)案中主要針對各向同性板材進行(xing)激勵參(can)數特(te)性研究，研究對象為(wei)6061鋁合金(jin)薄板，尺寸為400mmx400mmxlmm。

 搭建多源激(ji)勵檢測系統：

       基(ji)于各向同性板結構的多源激勵-光纖光柵傳感的檢測系(xi)統方案(an)如圖所示(shi)，主(zhu)要包括激勵部分(fen)(fen)和(he)FBG解調(diao)部分(fen)(fen)。激勵部分(fen)(fen)有信(xin)號(hao)發生器、高壓(ya)放大(da)器(ATA-2041) ，FBG解調(diao)部分主要包括寬帶耦合器(qi)、可調(diao)激光(guang)光(guang)源、光(guang)電探(tan)測器(qi)、示波(bo)器(qi)。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后施加給壓電片，利用逆壓電效應，在板結構中產生應變波，由FBG傳感器接(jie)收響應，經解調(diao)后由光電探測器轉變(bian)成電信號，顯示于(yu)示波器。

實驗結果(guo)：

(1)激勵(li)尺寸參數

對(dui)比激勵尺(chi)寸直徑分別為20mm、10mm 的(de)壓電片A、B激勵效果:將壓電片A、B單獨作(zuo)用時，得到#1FBG上的(de)響(xiang)應曲線，如圖(tu)所示，從0-33kHz范(fan)圍內，壓電片A作用下的輸出響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)遠大于壓電片B作用下的輸出響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)，高于33kHz- 100kHz范(fan)圍內除了(le)個(ge)別頻率點可(ke)能由于環境因素(su)影(ying)響(xiang)(xiang)有突變外，整體(ti)變化規(gui)律基(ji)本不變。由此可(ke)見，在元件厚度(du)、激(ji)勵幅度(du)參數相同(tong)情(qing)況下，直徑越大，響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)幅度(du)越大，因此要(yao)得到較大的響(xiang)(xiang)應(ying)(ying)幅度(du)，可(ke)適當選擇直徑大一(yi)些的尺寸。但是直徑過大，在分析(xi)過程中尺寸的影響不可忽視(shi)。

不同尺寸下的激勵效(xiao)果

(2)激勵角度參(can)數

對比激勵角(jiao)度分別(bie)為0、10 度(du)的(de)壓電片A、D激(ji)勵(li)效果:現將壓電片A、D單獨作(zuo)用時，得到#1FBG上的(de)響(xiang)應曲線如圖所示，軸(zhou)線方向激(ji)勵(li)A時得到的(de)響(xiang)應絕大部分(fen)比成(cheng)10度(du)方向激(ji)勵(li)D時的(de)效果好，不(bu)同的(de)是有(you)的(de)頻率段偏差大；有的頻率段(duan)偏差(cha)小(xiao)。可見激勵角(jiao)度對FBG檢測信號有一定影響。

不同激勵角度下#1FBG響應(ying)曲(qu)線

在(zai)相同激發條件(jian)下，對比在(zai)不同位(wei)置的FBG傳感響應(ying)效果，如圖所(suo)示，由于激勵A沿(yan)著(zhu)#1FBG軸線(xian)方向(xiang)，圖a中(zhong)代表激勵A作(zuo)用(yong)下的黑色(se)曲線(xian)響應較大。同(tong)理，由(you)于激勵(li)C沿著#2FBG軸線(xian)方向，圖b中(zhong)代表激勵C作用(yong)下的(de)紅(hong)色曲線響(xiang)應(ying)較(jiao)大。可(ke)見(jian)，不論#1FBG還是#2FBG，正(zheng)對(dui)著(zhu)激勵(li)元件(jian)的(de)檢測位置，響(xiang)應(ying)效(xiao)果更好。

不同位置的(de)FBG響(xiang)應曲線

綜上可見，激勵與FBG的相(xiang)對位(wei)置(zhi)對檢(jian)(jian)測(ce)結果(guo)有(you)--定(ding)影響，激勵(li)元件(jian)布(bu)局時(shi)盡可能在FBG傳感軸線上(shang)，檢(jian)(jian)測(ce)效果(guo)良(liang)好，但是分(fen)布(bu)檢(jian)(jian)測(ce)中，沒(mei)辦法同(tong)時(shi)兼顧多個FBG與(yu)激勵(li)元件(jian)的位(wei)置(zhi)，為此，為減小(xiao)角(jiao)度(du)因(yin)(yin)素帶(dai)來的影響，可以盡可能選擇角(jiao)度(du)因(yin)(yin)素偏(pian)差小(xiao)一些的頻率段(duan)作為激勵頻率。

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