物联网-智慧交通-对同轴电缆布拉格电栅传感特性的研究.pdf

物联网和智慧交通是现代科技发展的重要领域，而光纤布拉格光栅（FBG）传感器在这一领域的应用日益广泛。然而，现有的FBG传感器在实际应用中仍存在诸多问题，如脆弱性、能承受的应变小等。为解决这些问题，本文提出了一种新型的传感设备——同轴电缆布拉格电栅。 同轴电缆布拉格电栅是将光纤布拉格光栅的特性与概念应用于同轴电缆中的一种创新装置。这种电栅利用了周期性结构反射电磁波的原理，类似于光纤布拉格光栅，但其尺寸较大，能够承受更大的拉力，弥补了传统光纤光栅易碎且测量应变范围有限的缺点。它在大应变传感领域具有广阔的应用前景。 为了深入理解同轴电缆布拉格电栅的工作机制，文章首先介绍了传输线理论和模式耦合的基本原理，详细描述了同轴电缆布拉格电栅的工作原理。接着，通过分析同轴电缆布拉格电栅的基本结构，运用传输线理论推导出其反射系数，这为设计和优化这种新型传感器提供了理论基础。 此外，文章还采用电磁仿真软件Ansoft HFSS对同轴电缆布拉格电栅进行了建模和仿真。Ansoft HFSS基于有限元方法的数值求解电磁场，具有设计简单和用户界面友好的特点。通过仿真，研究人员比较了模拟结果与理论分析之间的相似性和差异，进一步验证了同轴电缆布拉格电栅的性能和可行性。 这项研究不仅提出了同轴电缆布拉格电栅的概念，还对其特性进行了理论分析和实证研究，为物联网和智慧交通领域的传感器技术提供了新的解决方案。尤其是在大应变监测、结构健康监测系统中，同轴电缆布拉格电栅有望发挥重要作用，提高监测精度和可靠性，推动智慧交通系统的智能化发展。