基于光纤Sagnac传感技术的结构冲击定位光纤光学与光通信
1 安徽工业大学电气与信息工程学院
2 南京航空航天大学
3 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室
4 南京航空航天大学航空宇航学院
5 南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室
冲击定位可以为结构冲击损伤提供准确的位置信息。针对光纤布拉格光栅传感器(FBG)存在解调频率低、需要样本训练的不足,本文提出一种利用光纤Sagnac传感技术实现结构冲击定位的方法。基于此方法的传感系统主要由宽带光源、光纤Sagnac干涉仪、光探测器以及数据采集与处理单元构成。当粘贴在结构表面的传感探头受到冲击应力波作用,Sagnac干涉仪相位受到调制,从而导致光强发生变化,并通过光探测器转换为电压信号输出。传感系统采样的时域信号首先经过小波降噪和去直流干扰处理,再利用Db4小波包进行能量特征提取与信号重构,从而获取应力波到达各传感器的时间,进而利用时差法进行冲击定位。为了对传感系统与算法进行验证,本文对长度为100cm的钢管结构进行了35次低速冲击实验,结果表明该方法可以有效地识别冲击位置,最大定位误差和最大均方根误差分别为0.65cm和0.36cm。研究结果为结构冲击定位提供了一种新的可靠方法。
程竹明, 曾捷, 常晨, 宋雪刚, 梁大开. 基于光纤Sagnac传感技术的结构冲击定位[J]. 中国激光, 2018, 38(10): 4.
DOI:10.3788/cjl201838.10光纤光学与光通信04