引用本文：
周建明，陶维俱，胡君辉，等. 基于边缘滤波和阻尼衰减的FBG板材冲击能测量研究[J]. 光通信技术，2020，44（3）：22-26.
周建明，陶维俱，胡君辉，范金英，曾志明，秦子雄*
（广西师范大学 物理科学与技术学院，广西 桂林 541004）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：为了探究光纤布喇格光栅（FBG）传感器对冲击能的新型实时解调方法，利用FBG边缘滤波法原理，对板材进行了冲击能大小的测量研究。对于小质量小球冲击铝板过程，实验采用FBG光谱右边缘移动滤波解调；对于大质量小球冲击亚克力（PMMA）板和铝板过程，提出了一种基于阻尼衰减原理的新型解调方法。实验结果表明：冲击能较小时，直接利用峰值大小解调，拟合度达到0.988，最高灵敏度为0.0007476 v/g；冲击能较大时，采用包络峰值衰减10%时所对应的时间长度解调，PMMA板和铝板的拟合度分别为0.94、0.89。
关键词：光纤布喇格光栅；冲击能；解调；阻尼
中图分类号：TN247 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2020）03-0022-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.03.006
0 引言
光纤布喇格光栅（FBG）作为一种21世纪的新型光纤传感器，以其尺寸小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强和能运用于各种特殊环境等优点，在传感领域受到大量的应用。对于FBG传感器的研究，主要集中在应力[1]、温度[2]、湿度[3]、振动[4]、低速冲击信号定位[5，6]及解调算法[7]等方面。武汉邮电科学院的罗进等人[8]利用FBG边缘滤波法成功解调出0~4.7 g范围内的振动加速度，拟合度达到0.9752。南京航空航天大学的陆观等人[9]试验得出光纤光栅可用于监测冲击信号，能够对复合材料结构低速冲击进行能级判定。
目前，国内对于FBG直接测量冲击能的研究较少,而传统的FBG冲击能测量方法多数为利用光谱仪[10，11]测量中心波长漂移量。但该方法解调频率低，较难具备实时性，且一旦冲击信号能量过大，超出FBG的漂移极限就面临着难以解调的问题。为此，本文设计2种不需要用光谱仪实时测量FBG中心波长就可以解调出低速冲击能大小的方法，为不同大小冲击能的分段解调和材料粘弹性判别提供一种新思路。
4 结束语
在本实验条件下可以得出结论，FBG反射光谱边缘滤波可用于高灵敏度的较小冲击能解调，而用阻尼衰减时间作为较大冲击能解调的方法具有可行性，且操作方便简单。衰减时间的长度还可用于判断板材的粘弹性。关于冲击能测量的研究还有许多不完善之处，比如FBG和激光器中心波长的选取、冲击点的位置和板材的形状种类等都需要进一步深入研究分析。但从目前的实验结果看，基于边缘滤波法和阻尼衰减的冲击能分段解调方法是一种潜在的FBG应用于实际冲击能检测的新型解调思路。