[发明专利]基于光纤光栅的单输入单输出试验模态分析系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤光栅的单输入单输出试验模态分析系统及方法，属于工程振动分析领域。提供了一种模态分析的新手段，克服了传统基于电传感器模态分析方法的局限性。搭建基于光纤传感网络的试验模态分析系统，光纤光栅振动力锤对被测对象各测点施加振动激励，锤头中的光纤光栅振动传感器实时采集输入信号，布置在结构参考点的光纤光栅振动传感器采集参考点的响应输出信号。传感器的波长信息经过解调设备存储到计算机中，经过滤波和噪声去除等预处理后，试验模态分析软件实时处理和分析波长信号，得到被测对象的模态频率、阻尼比和振型。本发明系统结构简单，抗电磁干扰能力强，计算速度快，测量结果准确、精度高，灵活性好。

主权项

1.一种基于光纤光栅的单输入单输出试验模态分析系统，其特征在于，该系统包括：放大自发辐射(ASE)宽带激光光源(1)、光纤耦合器(2)、光纤光栅应变传感器(3)、光纤光栅振动传感器(4)、光纤光栅冲击力锤(5)、光信号解调模块(6)、电信号处理模块(7)、数据采集卡(8)和计算机(9)；ASE宽带激光光源(1)连接光纤耦合器(2)的一个输入端口，光信号解调模块(6)连接光纤耦合器(2)的另一个输入端口，光纤光栅应变传感器(3)连接光纤耦合器(2)的一个输出端口，光纤光栅振动传感器连接光纤耦合器(2)的另一个输出端口，光信号解调模块(6)之后依次串接电信号处理模块(7)、数据采集卡(8)和计算机(9)；/n所述光纤耦合器(2)为2×2的50:50光纤耦合器，电源发出的宽带光通过一个输入端口进入耦合器，通过两个输出端口传出，当输出端口有反射光返回时，将通过输入端口传出，在另一个输入端口接收；/n所述光纤光栅冲击力锤(5)，其敏感部分为内部的一个光纤光栅应变传感器(3)，传感器封装在锤头内部，能感受锤头的冲击产生的快速应变，反映力锤的输入激励信号；/nASE宽带激光光源(1)发出的宽带光由输入端口进入光纤耦合器(2)中，通过两个输出端口以1:1的分光比分别输出给光纤光栅冲击力锤(5)中的光纤光栅应变传感器(3)和光纤光栅振动传感器(4)，光纤光栅应变传感器(3)和光纤光栅振动传感器(4)中符合耦合模理论的特定中心波长的光会通过光纤返回光纤耦合器(2)，通过输出端口输出，此返回光为窄带光，返回光通过光信号解调模块(6)和电信号处理单元(7)处理后，光波长信息将被数据采集卡(8)实时记录和存储，反射光的波长会随着结构振动频率和幅值的变化而改变，当被测对象在光纤光栅冲击力锤的激励下发生振动时，光纤光栅应变传感器(3)将感受锤头的振动产生的快速应变，表征输入信号，光纤光栅振动传感器(4)将采集参考点的响应作为输出信号，被测对象振动信息最终将以波长数据的形式被完整地保存在计算机(9)中。/n