光纤光栅频率特性的计算与分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 目的及意义

随着航空航天、海洋工程、电力工业、石油化工和土木等大型结构系统技术的发展，其动力学问题日益复杂，必须对其进行高质量的动态测试和分析，以确保工程安全和经济合理。目前广泛使用的电磁类加速度传感器已经远不能满足这些要求。光纤光栅传感技术作为一种全新的传感技术，具有电磁类传感技术所无法企及的诸多优点，如体积小、不受电磁干扰、复用能力强、传输损耗小、灵活的滤波性能、易与光纤系统融合、耦合性好，能实现绝对测量等。因此，研究分析光纤光栅动态特性具有十分重要的意义。

自1989年morey首次报道将光纤光栅用作传感以来，受到了世界范围内的广泛重视，并且己经取得了持续和快速的发展。光纤布拉格光栅作为一种性能优良的敏感元件,通过bragg反射波长的移动来感应外界微小应力变化,不仅具有光纤的小巧柔软、抗干扰能力强、集传感与传输于一体、易于制作以及埋入材料内部的优点，而且能对结构的应力、应变进行高精度地准分布式数字测量。目前，利用其对应变和温度测量的研究和应用已取得很大的进展，然而，在大型结构振动测量应用方面，其频率响应指标一直无法满足应用要求。本文首先通过计算分析裸光纤的固有频率特性，然后计算推导出包裹胶体后的动力学方程，求出分析耦合后固有频率的通解值，改变材料固有属性，对频率特性再进行分析，最终达到增大光纤光栅固有频率的目的。光纤光栅固有频率的增大可以扩大传感器的动态检测范围，如振动的位移、速度、加速度，噪声的声压、声强和激振力等。同时，这对光纤光栅频响范围的研究具有指导意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究（设计）的基本内容及目标

1、建立光纤bragg光栅的理论模型和特性方程，并应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bragg光栅的温度、应变传感特性，为建立光纤bragg光栅动态传感系统进行了理论分析。

2、在光纤bragg光栅外层包裹胶体，改变边界条件，利用rayleigh能量近似法建立动力学方程，计算出固有频率的通解；通过改变材料属性，分析固有频率增大的范围。

3. 研究计划与安排

第1-3周: 完成开题报告和英文翻译；

第4-16周: 完成选题的背景调查，研究基础的学习，完成毕业设计的计算，仿真，设计，制作等相关工作，并撰写完成毕业设计论文；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 戴蓉，刘波峰．传感器原理与工程应用[m]．北京：电子工业出版社，2013．

[2] 李川，张以谟，赵永贵，李立京．光纤光栅：原理、技术与传感应用[m]．北京：科学出版社，2005．

[3] 王惠文．光纤光栅传感技术与应用[m]．北京：国防工业出版社，2001．