圖1 “帶溫度補(bǔ)償?shù)男滦凸饫w布拉格光柵水聽器”中的設(shè)計(jì)
事實(shí)上,,這種類似的結(jié)構(gòu)已有報(bào)道,國防科技大學(xué)殷小峰的碩士論文(“金屬彈片增敏封裝無源光纖光柵水聽器基元技術(shù),,”國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),, 2010.)中詳細(xì)報(bào)道了該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理,文中的19-24頁詳細(xì)推導(dǎo)了計(jì)算過程,。
有意思的是這種結(jié)構(gòu)受到不少人的青睞,,今年武漢理工大學(xué)也報(bào)道了相似的結(jié)構(gòu)(J. Wang and J. Huang, “Study of the planar optical fiber Bragg grating hydrophone probe with acceleration compensation,,” Chinese Journal of Acoustics,, pp. 149-161, 2011.),。而這種結(jié)構(gòu)最早在2007年就被報(bào)道過(王俊杰等,, “一種平面型光纖光柵水聽器探頭技術(shù)的研究,” 聲學(xué)學(xué)報(bào),, vol. 32,, pp. 344-349, 2007.),,結(jié)構(gòu)見下圖2,。
圖2 “一種平面型光纖光柵水聽器探頭技術(shù)的研究”中報(bào)道的結(jié)構(gòu)
除了這種結(jié)構(gòu)外,中電23所周少玲報(bào)道了采用成對(duì)FBG作為干涉儀的水聽器設(shè)計(jì),(“基于FBG對(duì)的低加速度靈敏度拖曳聲納陣水聽器,,” 光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù),, 2011.)。在水聽器的諸多方案被研究過后,,這種由挪威Optoplan公司實(shí)踐成功的方案正在被越來越多的國內(nèi)學(xué)者關(guān)注,,如讀者有興趣,可參見如下論文(S. Knudsen,, et al.,, “Permanently Installed High Resolution Fiber-Optic 3C/4D Seismic Sensor Systems for In-Well Imaging and Monitoring Applications,” in Proceedings of SPIE Vol. 5278 Sixth Pacific Northwest Fiber Optic Sensor Workshop,, 2003,, pp. 51-55.)。其基本原理為采用光纖光柵形成FP干涉腔,,如圖3所示,,解調(diào)方面仍可用水聽器領(lǐng)域廣泛采用的PGC方法(圖4)。
圖4
但在此文中,,周少玲等并未詳細(xì)介紹如何降低加速度響應(yīng)的細(xì)節(jié),在這方面,,國防科大羅洪(拖曳線列陣用光纖水聽器的研究,,“ 應(yīng)用聲學(xué), vol. 25,, pp. 65-68,, 2006.)曾有過報(bào)道,但最詳細(xì)和系統(tǒng)的,,莫過于O. H. Waagaard于2001年在JLT上的論文(”An Investigation of the Pressure-to-Acceleration Responsivity Ratio of Fiber-Optic Mandrel Hydrophones,,“ Journal of Lightwave Technology, vol. 19,, pp. 994-1003,, 2001)。建議對(duì)水聽器加速度響應(yīng)研究和加速度計(jì)感興趣的學(xué)者,,不妨看看此文,。
同樣對(duì)這種成對(duì)FBG原理的水聽器感興趣的還有國防科大,最近的論文(Y. Lu and Z. Meng,, Methods of reducing TDM crosstalk in an inline FBG based Fabry-Perot sensor,, vol. 8194: SPIE, 2011.)中分析了時(shí)分復(fù)用的串?dāng)_問題,。這方面可參見(P. Nash,,“High efficiency TDM/WDM architectures for seismic reservoir monitoring,”Proc. SPIE Vol.7503, 7503-276,,2009)以及Optoplan公司的相關(guān)專利,。
哈爾濱工程大學(xué)的康崇報(bào)道了PGC算法在FP光纖水聽器方面的應(yīng)用(”F-P型同振式光纖矢量水聽器相位產(chǎn)生載波解調(diào)算法,“ 光電子,。激光,, pp. 51-55, 2011.),,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖5所示,。
圖5
在其它類型的光纖傳感技術(shù)方面,天津理工大學(xué)楊秀峰提出了采用刻蝕方法的FBG溫度傳感器(”一種新型光纖光柵溫度傳感特性的實(shí)驗(yàn)研究,,“ 中國激光,, pp. 147-150, 2011.),。該光柵是利用不同濃度的氫氟酸溶液對(duì)光纖布拉格光柵進(jìn)行選擇性刻蝕得到的,,刻蝕區(qū)域改變了光纖的局部有效折射率,引入附加相移從而形成兩個(gè)諧振峰,。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明該新型光柵具有不同的溫度靈敏系數(shù),。
電子8所的張承提出了一種基于強(qiáng)度調(diào)制的振動(dòng)傳感器,(”航空發(fā)動(dòng)機(jī)用光纖葉片振動(dòng)傳感探頭的研制,,“ 中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào),, pp. 217-220, 2011.),,該類似結(jié)構(gòu)曾有很多報(bào)道,,作者首先將其應(yīng)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域(圖6)。
圖6
中北大學(xué)魏林分析了三種高溫傳感頭材料,,闡述了材料的結(jié)構(gòu)和性能(”高溫光纖傳感器傳感頭材料,,“ 光電技術(shù)應(yīng)用, pp. 56-60,, 2011.),。
此外,近期關(guān)于光纖傳感在不同領(lǐng)域的應(yīng)用也很多,,如中石油劉建斌提出的鐵路異物侵限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(”基于光纖光柵傳感的鐵路異物侵限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究,,“ 交通科技, pp. 126-128,, 2011.),、遼寧工程技術(shù)大學(xué)付華提出的煤礦火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(”光纖布拉格光柵傳感技術(shù)在煤礦火災(zāi)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,“ 傳感技術(shù)學(xué)報(bào),, pp. 778-782,, 2011.),、西安科技大學(xué)的陳偉提出的基于FBG的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(”基于光纖布拉格光柵傳感技術(shù)的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),“ 煤礦安全,, pp. 80-82,, 2011.)、廣州大學(xué)朱萍玉的土壩滲漏監(jiān)測(cè)(”采用分布式光纖傳感技術(shù)的土壩模型滲漏監(jiān)測(cè)分析,,“ 中國工程科學(xué),, pp. 82-85+96, 2011),、二炮張志利的陣地安全監(jiān)測(cè)(”光纖光柵傳感技術(shù)在陣地安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,,“ 紅外與激光工程, pp. 492-496,, 2011.)等,。這些系統(tǒng)大都處于方案論證階段,有的進(jìn)行了模型實(shí)驗(yàn),,但沒有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的報(bào)道,。
而大連理工大學(xué)朱彤等人的“圓沉箱靠船墩結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)”則進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施(”基于光纖光柵傳感技術(shù)的圓沉箱靠船墩結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè),“ 水運(yùn)工程,, pp. 156-162,, 2011)。該項(xiàng)目以大連港鯰魚灣港區(qū)某30 萬噸級(jí)原油泊位8#靠船墩為工程背景,。在沉箱的不同位置成功安裝了FBG 傳感器,,并在工程正常運(yùn)營后傳感器存活率較高、性能保持完好,。論文中采用仿真和實(shí)測(cè)分別給出了沉箱結(jié)構(gòu)的前5階頻率(圖7),。
圖7