为了研究用同轴电缆夹紧法布里 - 珀罗干涉传感器（CCFPI）的过程，模拟了不同结构参数对CCFPI传感器信号质量的影响。CCFPI反射点的绝缘层的外径优选为1.4~。
2 mm范围内，夹具变形长度不得小于2 mm，反射点的一致性对信号质量有显着影响。电缆拉丝过程中，发现信号的频率偏移对电缆的应力具有良好的线性响应。CCFPI传感器由仿真结果制造并测试检测性能。试结果表明，CCFPI传感器测得的变形总是与比较器一致。整斜率为1.004，相关系数为0.998.67。CFPI传感器的测量数据在减小的变形范围内与光纤网络很好地匹配。果表明，传感器测量结果真实可靠，CCFPI传感器分辨率可达110με，变形应变为140，000με。键词：同轴电缆，法布里 - 珀罗传感器，固定方法，优化设计，大体积变形测量文献编号：A货号：1674-5124（2017）09-0088-06总结：对于研究CCFPI思想的制作应该是1.4。径Mm和2mm的结果，屏蔽的长度不应小于2mm，反射点的相干性对信号质量有显着影响。涉图的频率响应电缆制造CCFPI传感器并执行检测性能测试。试结果显示测量的应变进行。试结果表明，CCFPI传感器测得的变形与比较仪测得的变形一致，此外，CCFPI传感器测得的值也与纤维光栅在减小的变形范围内测得的值一致。表明测得的传感器结果准确可靠，本文提到的CCFPI传感器分辨率为110με，断裂应力约为140，000με。键词：同轴电缆，法布里传感器珀罗，紧固方法，优化设计;引言在长期维护过程中，结构受到环境腐蚀，材料老化和负载的长期影响，导致可能导致灾难性事故的损害累积[1]。此，关键结构的实时监测和诊断，结构性能变化的预测以及维护决策是非常重要的[2]。感器处于健康监测系统的最前沿，在测量精度方面起着关键作用[3]。
木工程的实际应用要求传感器具有较大的变形测量能力，良好的检测性能，能够适应恶劣的工作环境。轴电缆已进入研究领域，具有材料坚固，抗电磁干扰，价格低廉等优点。20世纪末，同轴时域反射计（ETDR）开始用于土木工程：Dowding CH等[4]使用同轴电缆监测岩体的变形; Mole BS [5]将轴索嵌入混凝土中以检测结构内部的断裂; Lin MW等[6]开发了用于混凝土裂缝传感器的同轴电缆和Kane WF [7]使用同轴电缆监测滑坡。后，基于类似的电磁场理论机制，将光纤传感器的优良概念应用于同轴电缆，这使得可以制造凝固电缆网络传感器（CCBG）并监测钢筋混凝土梁的变形[8] -10]。晓等人[11]首先提出并开发了用同轴电缆（CCFPI）检测法布里 - 珀罗干涉仪的原理，然后验证了测量CCFPI传感器变形的能力，为其研究奠定了基础。用。论基础（Trontz A等[12]）使用不锈钢管和钢丝作为外导体和内导体，氧化铝陶瓷作为同轴电缆重建的绝缘层，并开发CCFPI高温监测传感器。述关于CCFPI传感器的研究主要集中在检测机制和应力分辨方法的分析上，应用结构状态监测工程实践还有很多工作要做。CCFPI传感器工程应用的角度出发，提出了制造夹紧压力的方法，通过仿真分析模拟分析影响CCFPI传感器性能的因素，实现优化设计并保护CCFPI传感器。束监测的可行性为工程应用研究提供了装置基础。过ANSYS HFSS软件模拟CCFPI传感器的仿真分析，该软件认为同轴电缆的内导体和外导体是理想的导体，并且内导体材料的特性被定义为PEC，因此绝缘层是外部的。面和背景之间的直接相关被自动定义为理想的导体边界，省略了外导体建模，因此可以合理地简化模型，并且计算速度可以是加快。型尺寸根据SF141型电缆的结构参数定义（如表1所示），内导体直径为0.92 mm，绝缘层外径为2.98 mm ，材料为PTFE（属性为Teflon），模型长度为140.解决方案频率由LinearCount模式定义，起始频率为45 MHz，终止频率为8 GHz和频率数是16 001.不同结构参数对干扰光谱的影响CCFPI传感器是通过钳位方法得到的，有必要确定以下三个结构参数：变形程度紧固，夹紧变形的长度和夹紧间隙。常，紧固程度越高，夹持长度越长并且反射信号越强。文利用控制变量法模拟了不同结构参数对干扰谱的影响，确定了合理结构参数的范围，为CCFPI传感器的优化设计提供了参考。紧变形程度的影响为80 mm，反射点的弯曲变形长度为2 mm，绝缘层的外径从2.4 mm增加到1.4 mm在图3中可以看出绝缘层在外面。径越小（紧固变形程度越大），干涉光谱的峰值越高，光谱的形状越规则，但当绝缘层的外径从1.6增加时毫米到1.4毫米，峰值出现略微增大，可能是由于当压力变形增加到一定程度时，很难继续接近变化区域的几何长度（2毫米）。个反射点形式的阻抗及其对反射信号的影响不可忽略。外，可以看出，当绝缘层的外径在1.4和2mm之间时，信号质量良好。紧变形长度的影响为80 mm，反射点绝缘层的外径为2 mm，夹紧变形的长度从2 mm变为10 mm。2毫米的步骤。振幅不小于2mm时，干涉光谱的形状相对规则，夹具的变形部分越长，光谱峰值越高，信号越强。紧间距的影响当反射点绝缘层的外径为2mm时，夹紧变形长度为4mm，夹紧压力范围分别为60，70和80mm。
图5所示，钳位信号的强度增加，信号强度也增加。了频谱向左移动外，它基本没有变化，这与方程（3）的理论推导一致。夹紧距离为2mm时，反射点一致性的影响为80mm，反射点的变形点的长度为2mm，第一点的绝缘层的外径R1反射率为2mm，第二反射点R2的绝缘层的外径以0.2mm的增量从1.4mm变化到2.4mm。拟结果如图6所示。R2从1.4 mm增加到2 mm时，信号的峰值逐渐减小，干扰光谱的峰值和谷值更明显：当R2 = R1时= 2 mm时，干扰现象更加明显，当R2超过2 mm时，信号的峰值继续。过减小，干扰光谱趋于再次变平。现反射点的相干性对信号质量有重要影响：在传感器制造过程中，两个反射点的阻挡变形程度必须保持尽可能均匀，并且反射点必须保持均匀。须对传感器进行打包和保护，以便测量两点的反射系数。在此过程中保持稳定。虑CCFPI传感器约束的模拟当同轴电缆被拉伸时，Faber腔的长度（即反射点之间的距离）改变以引起干涉光谱偏移。本文中，光谱峰值跟踪的方法用于跟踪波谷频率的轨迹和解决电缆应力。反射点绝缘设置为外径2 mm，夹紧变形长度2 mm，夹紧距离80 mm，并将间距值从1 mm（12500μs）增加到88 mm （100，000με）。涉光谱在图7中示出。涉光谱的谷值随着两个反射点之间的距离增加而向左移动并且谐振次数越大，移位越大。
显。择第3至第6凹陷记录频率点，并计算与未拉伸状态（即0mm状态）相比的频率偏移量和偏移曲线获得图7（b）所示的频率转换。图中可以看出，CCFPI传感器对应线性频率偏移响应，四条调整后的直线的相关系数r 2超过0.998，线性度良好。CCFPI传感器CCFPI传感器制造方法的实验研究本文使用液压夹具按压软金属外壳（夹紧方法）来制作CCFPI传感器。压夹具挤出模块如图8所示。左右部分紧密连接时，中心部分将有一个开口，其开口已知可限制最大挤压，从而实现精确挤出。据前一节中的仿真分析结果，当反射点处的绝缘层的外径在1.4和2mm之间时，干涉信号的质量更好。设在挤出过程中金属套管的厚度（0.3mm）和外导体的厚度（0.3mm）保持不变，并且挤出模块的孔径优选在2.6和3.2毫米。CCFPI传感器由厚度为10 mm的压缩模块制成。同轴电缆的两端连接到载荷为50Ω的矢量阵列分析仪（VNA），然后在80 mm的距离处挤出12 mm长的金属套管，以抵抗外导体的变形并观察时域中的反射信号。现两点的反射系数约为0.03，这提供了良好的相干性。了减少在反射点拉伸试验期间可能发生的不规则变形，环氧树脂被30mm长的铜管封装和保护。时，其他部分未经处理考虑到同轴电缆的优良结构特性，能够承受一定的剪切力或变形。射点包之前和之后的物理图如图9所示.CCFPI传感器信号处理方法将CCFPI两端的连接器连接到VNA和50Ω负载，并直接测量参数。S11频域反射。合时频解调首先包括在反射光谱S11上执行啁啾-Z逆变换（ICZT）以获得CCFPI传感器的时域信息，然后选择两个频闪门函数通过VNA在时域中反射点（瞬时域信号上的两个反射峰值）构成Faber腔，并且最后，通过啁啾调制变换将同步的时域信号转换为频域。Z（CZT）获得CCFPI干扰。体的转换过程如图10所示。试程序和结果分析为了观察CCFPI传感器对小变形的响应，CCFPI标距长度设定为800 mm，电缆变形已知光纤网络（FBG）和拨号比较器读数。VNA扫描范围设置为45 MHz至8 GHz，扫描点为16 001，测试拉伸设备如图11所示。略电缆绝缘的相对介电常数的变化在拉伸过程中同轴根据公式（3），由CCFPI传感器测量的变形值可以近似为Δf/ fN，其中fN是当前拉伸步骤的方法。实验的共振频率由第四槽选择用于解调。FBG粘附在封装铜管的表面，并将电缆拉紧至千分表读数0.8 mm（1，000μs），每步间距为0.04 mm（50μs）。试结果如图12所示，横轴表示比较器测得的位移值，纵轴表示CCFPI和FBG测得的应变值。
图显示CCFPI传感器的变形曲线具有水平截面，并且测得的应变值增加了110μs，这表明在本文的实验条件下CCFPI传感器的分辨率可以达到110μs，以及测量值和使用模拟分析使得有可能获得波谷4响应，频率响应灵敏度为3.83 kHz /με，扫描频率为497.19 kHz。[14]130με计算。时，可以看出，CCFPI传感器的变形值的增加具有不均匀的拉伸步骤（2步或3步）的现象，原因如下：1）难以实现确保在拉伸过程中每个拉伸步骤都是严格的。于0.04毫米（50微西）; 2）两个精确拉伸步骤的变形仅为100με，并且必须随着相邻拉伸阶段的变形而累积，以达到110με的分辨率，从而CCFPI传感器可以产生干扰谱。答了感动。外，通过比较CCFPI和FBG的测量数据，可以看出两者一致，表明CCFPI传感器可以检测到小的变形并且测量结果在减小的应变范围的范围内（ 1，000με）是真实可靠的。续将应变增加到3，000με，然后延伸到CCFPI传感器的故障（大约140，000με），每级增量为3，000με，使用比较器转换的变形值到横坐标并使用CCFPI干涉图频率由位移值转换的位移值是纵坐标，并且可以获得图13中表示的测量结果。试曲线具有良好的线性度，相关系数r2等于0.99 867，斜率为1.49 492.换句话说，CCFPI传感器测量的数据与结果非常吻合。较器测量，
矿用电缆表明CCFPI传感器能够测量大的变形并且测量结果为真。靠。论本文模拟了钳位过程中不同结构参数对CCFPI检测信号的影响：分析表明，当反射点处的绝缘层外径在1.4到2 mm之间时夹紧变形长度不小于2毫米。涉信号的质量良好，仅影响谐振频率的反射点间距和反射点的相干性将严重影响信号质量。外，模拟电缆的拉伸过程在信号频率偏移和电缆应力之间找到了良好的线性关系。据仿真结果，优化了CCFPI传感器的制造参数，反射点采用环氧树脂封装和保护，拉伸试验结果表明CCFPI传感器的分辨率可达110μs，测量结果在小变形范围内（1000με）。范围与FBG非常一致，表明CCFPI传感器测量结果真实可靠。外，CCFPI传感器的测量应变变形约为140，000μs，对应于拉伸过程中比较器的读数，表明CCFPI传感器可以执行大的变形测量。
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