光纤光栅传感实验教学的改进.pdfVIP

第 33卷 第 1O期 物 理 实 验 Vo1．33 NO．10 2013年 lO月 PHYSICSEXPERIM ENTATION Oct．。2O13 光纤光栅传感实验教学的改进 韩道福 ，何 水 ，方利广 (南昌大学 物理实验 中心，江西 南昌330031) 摘 要 ：采用长周期光纤光栅边缘滤波方法，解调传感信号波长，避免原有仪器频繁调节波长扫描光栅导致 的仪器 坏损，提高了实验的便利性、数据获取的准确率和实验成功率；改用手工测量实验数据，完成数据整理、加工、计算及用图 表展示实验结果 。这些应用将有利于培养学生 的学习能力和实践能力． 关键词 ：光纤；光栅 ；温度应变传感 中圈分类号：0436．1 文献标识码 ：A 文章编号：1005—4642(2013)10—0041—03 光纤光栅滤波器．可调光纤光栅滤波器是悬臂梁 1 引 言 应变调谐机构 ，由螺旋测微器改变悬臂梁形变 的 当前，很多高校在物理实验 中都开设 了光纤 挠度 ，改变滤波器光纤光栅 的反射谱分布位移． 光栅传感实验 ，这对于拓展学生的光纤传感实验 光电探测是一种宽带接收系统 ，其探测到 的光强 知识 ，增加他们对光纤传感工程技术应用的认识， 值是传感光纤光栅光强分布曲线与滤波器光纤光 培养创新思维和实践能力 ，有重要 的作用 l【。]．然 栅光强分布曲线的卷积．当滤波器光纤光栅反射 而 ，现在大多数高校开课使用 的光纤光栅传感实 波长峰值与传感光纤光栅波长峰值相同时，光电 验仪，由于波长解调结构设计不合理 ，易导致仪器 信号达到极大值，极大值的波长位置 即是传感光 坏损 、调节 困难 ，不易获得正确的测量数据 ，实验 纤光栅波长位置．光电探测将光栅光谱分布及其 效果差 ；实验数据采集和处理部分 ，使用厂家提供 光谱变化转变成电信号 的变化和数据处理，显示 的配套软件 ，学生在实验过程 中，缺少 了对数据整 为传感结果输出，数据处理和显示可 以由计算机 理、加工 、计算和图表展示实验结果的必要训练过 完成． 程 ，不利于学生实验知识的学习和能力提高． 针对上述问题，本文提出该实验的改进方法。 重新设计光纤光栅传感实验光路 ，采用长周期光 纤光栅边缘滤波方法，解调传感信号波长，避免现 有仪器频繁调节波长扫描光栅导致的仪器坏损 ， 提高实验的便利性 、数据获取 的准确率和实验成 功率 ；改用人工测量实验数据 ，完成数据整理 、加 工 、计算 、图表绘制等 ，通过研究型教学 [4]，真正培 养了学生的学习能力和实践能力． 图1 光纤光栅传感实验仪测量系统原理框图 2 现有实验系统 该实验系统采用波长匹配解调传感波长，存 在诸多方面的不足 ： 光纤光栅传感实验仪的基本结构如图 1所 1)系统结构复杂．光路使用 2个耦合器并且 示．宽带光源经光纤耦合器一个输 出端 口、信号 存在许多接线端 口，使得整个系统损耗很大． 传输光纤到达光纤光栅传感头，再 由传感光栅反 2)实验成功率低．仪器需频繁调节波长扫描 射 ，形成窄带反射光谱 ．经 由传输光纤传输到可调 收稿 日期 ：2013—02—28；修改 日期 ：2013-05—02