PZT壓電陶瓷用于光纖光柵傳感器信號(hào)解調(diào)技術(shù)!
光纖光柵傳感器信號(hào)解調(diào)技術(shù)，包括直接法、濾波法、干涉法、色散法等。
光譜儀常被用來(lái)直接監(jiān)測(cè)FBG波長(zhǎng)的漂移，但因其體積非常大，不易攜帶，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，因此一般僅用于實(shí)驗(yàn)室使用。
下面介紹幾種基于PZT壓電陶瓷的光纖光柵傳感器信號(hào)解調(diào)方法。
基于PZT的可調(diào)F-P濾波器
光波經(jīng)隔離、耦合后輸入光纖光柵，被FBG反射的光經(jīng)耦合器耦合至可調(diào)F-P濾波器。當(dāng)外界物理量，如應(yīng)力、溫度等，發(fā)生變化時(shí)，F(xiàn)BG中心波長(zhǎng)也隨之變化。經(jīng)過(guò)混頻、濾波、積分等得到誤差電壓，對(duì)于標(biāo)定好的F-P腔，可根據(jù)誤差電壓得到波長(zhǎng)變化信息，從而得到被測(cè)量。其中，PZT壓電陶瓷用于F-P腔的調(diào)節(jié)。
基于PZT的可調(diào)匹配光柵濾波器
可調(diào)匹配光柵濾波法中引入一個(gè)與傳感光柵呈匹配關(guān)系的參考光柵，兩個(gè)光柵的參數(shù)*相同，其中參考光柵緊貼在PZT壓電陶瓷上。當(dāng)應(yīng)力、溫度等被測(cè)物理量發(fā)生變化時(shí)，引起傳感光纖光柵與參考光纖光柵的反射波長(zhǎng)失配，通過(guò)伺服系統(tǒng)輸出控制電壓驅(qū)動(dòng)PZT，使傳感光纖光柵與參考光纖光柵重新匹配。這樣根據(jù)伺服系統(tǒng)輸出的電壓值即解調(diào)出波長(zhǎng)信息，從而得到溫度、應(yīng)力等被測(cè)量的變化。
該方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信噪比高，可達(dá)到較高的分辨率，單光柵測(cè)量時(shí)可達(dá)到με級(jí)。
基于PZT的干涉法
用非平衡M-Z光纖干涉儀作波長(zhǎng)鑒別器，對(duì)發(fā)生波長(zhǎng)漂移的光纖光柵傳感信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。光波經(jīng)FBG傳感器反射后被耦合進(jìn)入非平衡M-Z干涉儀，其中一臂纏繞在受反饋控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)的PZT壓電陶瓷上，從而壓電陶瓷的微位移改變兩臂間的光程差，干涉儀輸出的信號(hào)經(jīng)探測(cè)器轉(zhuǎn)換后進(jìn)入相位計(jì)，通過(guò)檢測(cè)非平衡M-Z干涉儀輸出光波相位的變化，即可解調(diào)出FBG反射波長(zhǎng)的變化。溫度及應(yīng)變的變化都會(huì)使FBG反射波長(zhǎng)發(fā)生漂移。
該方法非常適于動(dòng)態(tài)測(cè)量。
基于PZT的可調(diào)窄帶光源法
光波經(jīng)隔離、耦合輸入FBG，被FBG反回的光波經(jīng)探測(cè)器接收輸入數(shù)字示波器；在可調(diào)諧窄帶光源底部安裝PZT壓電陶瓷，對(duì)PZT通以鋸齒波或正弦波電壓調(diào)制，窄帶光源的光譜在一定范圍進(jìn)行掃描，波長(zhǎng)等于傳感光纖光柵反射波長(zhǎng)時(shí)。通過(guò)數(shù)字示波器，可畫出光柵的反射率與波長(zhǎng)的曲線。也可在PZT壓電陶瓷上加一個(gè)小幅值正弦抖動(dòng)信號(hào)，通過(guò)反饋電路使可調(diào)諧窄帶光源的出射光鎖定在光柵反射光譜峰值處。
芯明天PZT壓電陶瓷
PZT壓電陶瓷疊堆
PZT壓電陶瓷疊堆的內(nèi)部是多層結(jié)構(gòu)，由PZT層、電極層及上下的絕緣層組成。它的位移一般為長(zhǎng)度的1‰。例如，高9mm壓電陶瓷疊堆的位移約為9μm。驅(qū)動(dòng)電壓通常為150V。方形截面積可選1.22×1.3、1.66×1.72、2×3、3.5×3.5、5×5、7×7、10×10、14×14、25×25mm，環(huán)形外/內(nèi)徑可選14/10、20/15mm。標(biāo)準(zhǔn)高度有1.7、5、9、10、13.5、18、20、25mm等，也可進(jìn)行疊堆增加高度和位移。
PZT壓電陶瓷片
PZT壓電陶瓷片的內(nèi)部也為多層結(jié)構(gòu)，但它具有統(tǒng)一的厚度，都為2mm，每片的位移約為3.3μm。它的驅(qū)動(dòng)電壓分為60V、150V、200V三種。方形尺寸可分2×2、3×3、5×5、7×7、10×10、15×15mm可選；環(huán)形外/內(nèi)徑可選6/2、8/3、12/6、15/9、20/12mm，也可定制尺寸?？梢酝ㄟ^(guò)疊加的方式增加高度。
PZT壓電陶瓷堆棧
PZT壓電陶瓷堆棧是基于PZT壓電陶瓷片制成的堆棧，是由多個(gè)2mm厚的PZT壓電陶瓷片進(jìn)行疊堆后，再在其上下面增加絕緣片而成，它的高度可在4到200mm內(nèi)自由選擇。截面尺寸與PZT壓電陶瓷片相同。
PZT方形開(kāi)孔壓電陶瓷堆棧
PZT方形開(kāi)孔壓電陶瓷堆棧是在方形壓電陶瓷堆棧的基礎(chǔ)上增加中心通孔，它既方便安裝固定，又可用于光或光纖的穿過(guò)?？啥ㄖ瞥叽纭⑽灰?、驅(qū)動(dòng)電壓等參數(shù)。
剪切型壓電陶瓷片
壓電陶瓷剪切片的厚度非常薄，僅0.5mm，它的剪切位移可達(dá)0.5mm，被移動(dòng)物體可立式粘貼于表面。它的表面采用金電極，具有更高的可靠性。
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