PZT壓電陶瓷用于光纖光柵傳感器信號解調技術!
光纖光柵傳感器信號解調技術，包括直接法、濾波法、干涉法、色散法等。
光譜儀常被用來直接監(jiān)測FBG波長的漂移，但因其體積非常大，不易攜帶，價格昂貴等缺點，因此一般僅用于實驗室使用。
下面介紹幾種基于PZT壓電陶瓷的光纖光柵傳感器信號解調方法。
基于PZT的可調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F-P濾波器。當外界物理量，如應力、溫度等，發(fā)生變化時，F(xiàn)BG中心波長也隨之變化。經(jīng)過混頻、濾波、積分等得到誤差電壓，對于標定好的F-P腔，可根據(jù)誤差電壓得到波長變化信息，從而得到被測量。其中，PZT壓電陶瓷用于F-P腔的調節(jié)。
基于PZT的可調匹配光柵濾波器
可調匹配光柵濾波法中引入一個與傳感光柵呈匹配關系的參考光柵，兩個光柵的參數(shù)*相同，其中參考光柵緊貼在PZT壓電陶瓷上。當應力、溫度等被測物理量發(fā)生變化時，引起傳感光纖光柵與參考光纖光柵的反射波長失配，通過伺服系統(tǒng)輸出控制電壓驅動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出波長信息，從而得到溫度、應力等被測量的變化。
該方法的特點是結構簡單、信噪比高，可達到較高的分辨率，單光柵測量時可達到με級。
基于PZT的干涉法
用非平衡M-Z光纖干涉儀作波長鑒別器，對發(fā)生波長漂移的光纖光柵傳感信號進行解調。光波經(jīng)FBG傳感器反射后被耦合進入非平衡M-Z干涉儀，其中一臂纏繞在受反饋控制信號驅動的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，干涉儀輸出的信號經(jīng)探測器轉換后進入相位計，通過檢測非平衡M-Z干涉儀輸出光波相位的變化，即可解調出FBG反射波長的變化。溫度及應變的變化都會使FBG反射波長發(fā)生漂移。
該方法非常適于動態(tài)測量。
基于PZT的可調窄帶光源法
光波經(jīng)隔離、耦合輸入FBG，被FBG反回的光波經(jīng)探測器接收輸入數(shù)字示波器；在可調諧窄帶光源底部安裝PZT壓電陶瓷，對PZT通以鋸齒波或正弦波電壓調制，窄帶光源的光譜在一定范圍進行掃描，波長等于傳感光纖光柵反射波長時。通過數(shù)字示波器，可畫出光柵的反射率與波長的曲線。也可在PZT壓電陶瓷上加一個小幅值正弦抖動信號，通過反饋電路使可調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)部是多層結構，由PZT層、電極層及上下的絕緣層組成。它的位移一般為長度的1‰。例如，高9mm壓電陶瓷疊堆的位移約為9μm。驅動電壓通常為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。標準高度有1.7、5、9、10、13.5、18、20、25mm等，也可進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)部也為多層結構，但它具有統(tǒng)一的厚度，都為2mm，每片的位移約為3.3μm。它的驅動電壓分為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。可以通過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2mm厚的PZT壓電陶瓷片進行疊堆后，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方形開孔壓電陶瓷堆棧
PZT方形開孔壓電陶瓷堆棧是在方形壓電陶瓷堆棧的基礎上增加中心通孔，它既方便安裝固定，又可用于光或光纖的穿過。可定制尺寸、位移、驅動電壓等參數(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0.5mm，被移動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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