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光纤Bragg光栅传感器是利用Bragg波长对温度、应力的敏感特性而制成的一种新型的光纤传感器,除具有传统电类传感器的功能外,它还具有分布传感、抗电磁干扰、精度高、长期稳定性好等优点,在大型复合材料和混凝土的结构监测、智能材料的性能监测、电力工业、医药和化工等领域有着广阔的应用前景。 本文的主要内容包括: 介绍了光纤Bragg光栅的理论模型,并用耦合模理论分析了光纤Bragg光栅的光谱特性。系统研究了光纤光栅的温度、应变传感特性,并对现有的光纤光栅解调方案进行了分析和比较。 提出并建立了一套基于温控光纤Bragg光栅解调的光纤Bragg光栅动态高精度应变测量系统。传感光纤Bragg光栅的Bragg反射光受到动态应变调制,反射光其后入射到温控光纤Bragg光栅滤波器,传感系统通过测量温控光纤Bragg光栅的透射光强变化实现了动态应变解调。温控调节温控光纤Bragg光栅,使传感系统始终处于透射光强对应变变化最敏感的最佳状态。利用光纤Bragg光栅滤波器的大斜率特性,实现了高动态精度的动态应变传感。以简支梁的自由振动作为研究对象,在有效探测简支梁带宽为1～3200Hz的谐振频率范围内获得了高达6.7×10-10。ε/Hz1/2的动态应变测量精度。最后将光纤Bragg光栅动态应变传感系统和传统压电陶瓷传感系统的实验结果作了比较。 为了提高温控滤波光栅的调谐范围,提出了以应力传感光栅作滤波器的新方案。该方案利用与滤波应力传感器粘接的散热器材料的热膨胀系数较大的特性来达到提高滤波光栅调谐范围的目的。本文建立了这一实验系统,并进行了温度传感光栅和应力传感光栅调谐范围的测试,对测试结果进行了理论分析。实验结果表明应力传感器作为滤波光栅的调谐范围扩大了。