鉗壓法制作的同軸電纜法布里-珀羅傳感器

劉 嘉， 焦 彤， 周 智，2， 肖 海

（1.大連理工大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116024；2.大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116024；3.克萊姆森大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系，南卡羅來納州 克萊姆森市 29630）

鉗壓法制作的同軸電纜法布里-珀羅傳感器

劉 嘉1， 焦 彤1， 周 智1，2， 肖 海3

（1.大連理工大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116024；2.大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116024；3.克萊姆森大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系，南卡羅來納州 克萊姆森市 29630）

為研究同軸電纜法布里-珀羅干涉（CCFPI）傳感器的鉗壓法制作工藝，模擬不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對CCFPI傳感器信號質(zhì)量的影響，分析得出CCFPI反射點(diǎn)的絕緣層外徑宜在1.4～2mm范圍內(nèi)，鉗壓變形長度不應(yīng)小于2mm，反射點(diǎn)一致性對信號質(zhì)量影響顯著；模擬電纜拉伸過程，觀察到信號頻移對電纜應(yīng)變呈現(xiàn)良好的線性反應(yīng)。依據(jù)模擬結(jié)果制作CCFPI傳感器，并進(jìn)行傳感性能測試。試驗(yàn)結(jié)果表明：CCFPI傳感器測得的應(yīng)變值始終與千分表吻合良好，二者擬合斜率為1.00492，相關(guān)系數(shù)為0.99867，且在小應(yīng)變范圍內(nèi)CCFPI傳感器的測量數(shù)據(jù)與光纖光柵吻合良好，說明該傳感器的測量結(jié)果真實(shí)可靠；同時觀察到CCFPI傳感器的分辨率可達(dá)110με，失效應(yīng)變?yōu)?40000με。

同軸電纜；法布里-珀羅傳感器；鉗壓法；優(yōu)化設(shè)計(jì)；大應(yīng)變測量

0 引 言

結(jié)構(gòu)在長期服役過程中受到環(huán)境腐蝕、材料老化、荷載長期效應(yīng)的影響，產(chǎn)生損傷累積，在極端情況下可能發(fā)生災(zāi)難性事故[1]。因而，對重大結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測診斷，預(yù)測結(jié)構(gòu)性能變化，做出維護(hù)決定，具有重大意義[2]。

傳感器處于健康監(jiān)測系統(tǒng)的最前端，對測量的精確度起到?jīng)Q定作用[3]。而土木工程的實(shí)際應(yīng)用要求傳感器具有大變形測量能力和良好的傳感性能，并且能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。同軸電纜憑借材料堅(jiān)固、抵抗電磁干擾、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入研究視野。20世紀(jì)末，同軸電纜電時域反射技術(shù)（electrical time domain reflectometry，ETDR）開始用于土木工程領(lǐng)域：Dowding C H等[4]將同軸電纜用于監(jiān)測巖體變形；Miau B S[5]將同軸電纜嵌入混凝土中探測結(jié)構(gòu)內(nèi)部的斷裂破壞；Lin M W等[6]將同軸電纜研制成混凝土裂紋傳感器；Kane W F[7]將同軸電纜用于滑坡監(jiān)測。

隨后，基于相似的電磁場理論機(jī)制，光纖傳感器的優(yōu)異概念在同軸電纜中得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了同軸電纜布拉格電柵（coaxial cable bragg grating，CCBG）傳感器的制作及鋼筋混凝土梁的應(yīng)變監(jiān)測[8-10]。Hai Xiao等[11]率先提出并發(fā)展了同軸電纜法布里-珀羅干涉（coaxial cable Fabry-Perot interferometer，CCFPI）傳感原理，并驗(yàn)證了CCFPI傳感器的應(yīng)變測量能力，為其應(yīng)用研究奠定了理論基礎(chǔ)；Trontz A等[12]用不銹鋼管和鋼絲作為外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體，氧化鋁陶瓷作為絕緣層重構(gòu)同軸電纜，研制出CCFPI高溫監(jiān)測傳感器。上述CCFPI傳感器的研究主要聚焦于傳感機(jī)理分析與應(yīng)變解算方法，而想要將其用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的工程實(shí)踐仍需開展大量工作。本文從CCFPI傳感器工程化應(yīng)用的角度出發(fā)，提出鉗壓法制作工藝，通過仿真模擬分析鉗壓法制作CCFPI傳感器的性能影響因素，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對CCFPI傳感器進(jìn)行封裝保護(hù)，試驗(yàn)驗(yàn)證其用于應(yīng)變監(jiān)測的可行性，為工程化應(yīng)用研究提供器件基礎(chǔ)。

1 CCFPI傳感器的變形感知機(jī)理

同軸電纜由共用同一軸心的內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體和護(hù)套四部分構(gòu)成（如圖1所示），其特性阻抗由自身參數(shù)決定[13]：

式中：Z0——同軸電纜的特性阻抗；

a、b——同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的直徑和外導(dǎo)體的內(nèi)徑；

圖1 同軸電纜結(jié)構(gòu)示意圖

εr——同軸電纜絕緣層的相對介電常數(shù)。

由此可知，同軸電纜的特性阻抗與內(nèi)外導(dǎo)體的尺寸以及絕緣層的介電常數(shù)有關(guān)，通過鉗壓控制電纜外徑或通過鉆孔改變絕緣層的介電常數(shù)可制作阻抗不連續(xù)點(diǎn)，使電纜中傳輸?shù)碾姶挪òl(fā)生反射，而兩個阻抗不連續(xù)點(diǎn)即構(gòu)成法珀腔。已有試驗(yàn)結(jié)果表明，通過擠壓套在電纜上的軟質(zhì)金屬管可以使電纜產(chǎn)生局部變形，制成反射點(diǎn)，并且這種方法對電纜結(jié)構(gòu)的破壞較少，對電纜機(jī)械強(qiáng)度的削弱較小，因而本文針對鉗壓法制作的CCFPI傳感器進(jìn)行分析，傳感器示意圖如圖2所示。

圖2 CCFPI傳感器示意圖

在同軸電纜上制作兩個弱反射點(diǎn)，忽略兩點(diǎn)間的多次反射，將兩點(diǎn)的反射波由于接收延時產(chǎn)生的干涉近似看作雙波干涉。延時長短與反射點(diǎn)間距及絕緣層的相對介電常數(shù)存在如下關(guān)系：

式中：τ——兩反射波的延時；

d——兩反射點(diǎn)的間距；

c0——光在真空中傳播的速度。

當(dāng)外界溫度發(fā)生變化或電纜承受應(yīng)變時，反射點(diǎn)間距d隨之改變，從而影響兩反射波的接收延時τ，使干涉譜發(fā)生頻移。

由電磁學(xué)原理，干涉譜的第N階諧振頻率為

相應(yīng)的第N階頻移為

由于光彈效應(yīng)，電纜伸長會引起絕緣層的相對介電常數(shù)減小，具體關(guān)系如下：

式中Peff為同軸電纜絕緣層的有效電光系數(shù)。

將式（5）代入式（4），可得出應(yīng)變 ε 與頻移 ΔfN的關(guān)系如下：

因此，若fN和Peff已知，則可以通過測量干涉頻譜第N階諧振頻率的頻移ΔfN計(jì)算電纜的應(yīng)變ε，從而實(shí)現(xiàn)CCFPI傳感器的應(yīng)變測量。

2 CCFPI傳感器的仿真分析

采用ANSYS HFSS軟件進(jìn)行仿真分析，由于電磁波的傳輸存在集膚效應(yīng)，近似認(rèn)為同軸電纜的內(nèi)外導(dǎo)體均為理想導(dǎo)體，將內(nèi)導(dǎo)體的材料屬性選為PEC，令絕緣層的外表面與背景直接關(guān)聯(lián)自動定義為理想導(dǎo)體邊界，省略外導(dǎo)體的建模，以此對模型進(jìn)行合理簡化，加快計(jì)算速度。

模型尺寸依照SF141型號電纜的結(jié)構(gòu)參數(shù)（如表1所示）設(shè)置，內(nèi)導(dǎo)體直徑為0.92 mm，絕緣層外徑為2.98 mm，材質(zhì)為聚四氟乙烯（材料屬性選用Teflon）；模型長度為140mm。求解頻點(diǎn)采用LinearCount方式設(shè)置，起始頻率為45 MHz，終止頻率為8GHz，頻點(diǎn)個數(shù)為16001。

表1 SF141型號同軸電纜的結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.1 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對干涉頻譜的影響

采用鉗壓法制作CCFPI傳感器需要確定鉗壓變形程度、鉗壓變形長度、鉗壓間距3個結(jié)構(gòu)參數(shù)。一般而言，鉗壓程度越大，鉗壓長度越長，反射信號越強(qiáng)。本文采用控制變量法模擬不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對干涉頻譜的影響，確定合理結(jié)構(gòu)參數(shù)的范圍，從而為CCFPI傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

1）鉗壓變形程度的影響

當(dāng)鉗壓間距為80 mm，反射點(diǎn)鉗壓變形長度為2 mm，絕緣層外徑以0.2 mm步距由2.4 mm變化至1.4 mm，由圖3可知，絕緣層外徑越?。淬Q壓變形程度越大），干涉頻譜的峰值越高，圖譜形狀愈加規(guī)整，但是當(dāng)絕緣層外徑由1.6mm變化到1.4mm時，波峰發(fā)生輕微展寬，可能是因?yàn)楫?dāng)鉗壓變形增大到一定程度后，阻抗變化區(qū)的幾何長度（2mm）難以繼續(xù)近似看作單一的反射點(diǎn)，其對反射信號的影響將不可忽略。此外，可以看出，當(dāng)絕緣層外徑在1.4～2mm范圍內(nèi)，信號質(zhì)量較好。

圖3 鉗壓變形程度對干涉頻譜的影響

2）鉗壓變形長度的影響

當(dāng)鉗壓間距為80mm，反射點(diǎn)絕緣層外徑為2mm，鉗壓變形長度以2 mm步距由2 mm變化至10 mm，由圖4可知，鉗壓長度不小于2mm時，干涉頻譜的形狀均比較規(guī)整，且鉗壓變形區(qū)段越長，頻譜峰值越高，信號越強(qiáng)。

圖4 鉗壓變形長度對干涉頻譜的影響

3）鉗壓間距的影響

當(dāng)反射點(diǎn)絕緣層外徑為2mm，鉗壓變形長度為4 mm，鉗壓間距分別為 60，70，80 mm，由圖 5可知，增大鉗壓間距，信號強(qiáng)度基本不受影響，只是頻譜向左偏移，與式（3）的理論推導(dǎo)結(jié)果吻合。

4）反射點(diǎn)一致性的影響

圖5 鉗壓間距對干涉頻譜的影響

圖6 反射點(diǎn)一致性對干涉頻譜的影響

當(dāng)鉗壓間距為80 mm，反射點(diǎn)鉗壓變形長度為2mm，第1個反射點(diǎn)的絕緣層外徑R1為2mm，第2個反射點(diǎn)的絕緣層外徑R2以0.2mm步距由1.4mm變化至2.4mm，仿真結(jié)果如圖6所示。當(dāng)R2由1.4mm向2mm變化時，信號峰值逐漸降低，干涉頻譜的波峰和波谷也更加明顯；當(dāng)R2=R1=2 mm時，干涉現(xiàn)象最為明顯；當(dāng)R2超過2mm后，信號峰值繼續(xù)降低，干涉頻譜再次趨于平緩。由此可知，反射點(diǎn)一致性對信號質(zhì)量有重要影響，制作傳感器時應(yīng)盡量保持兩反射點(diǎn)的鉗壓變形程度一致，并需要對傳感器的反射點(diǎn)進(jìn)行封裝保護(hù)，使兩點(diǎn)的反射系數(shù)在測量過程中保持穩(wěn)定。

2.2 CCFPI傳感器的應(yīng)變感知模擬

當(dāng)同軸電纜受到拉伸，法珀腔長度（即反射點(diǎn)間距）改變使干涉譜發(fā)生頻移。本文采用譜峰追跡法，追蹤波谷頻點(diǎn)的移動軌跡，求解電纜應(yīng)變。

圖7 CCFPI傳感器的應(yīng)變感知模擬

設(shè)置反射點(diǎn)絕緣層外徑為2mm，鉗壓變形長度為 2 mm，鉗壓間距為 80 mm，并以 1 mm（12 500 με）的步距增大至88mm（100000με），相應(yīng)的干涉頻譜如圖7（a）所示，干涉頻譜的波谷隨著兩個反射點(diǎn)間距的增大向左移動，且諧振階次越大，偏移越明顯。選取第3～6個波谷記錄頻點(diǎn)，計(jì)算相比于未拉伸狀態(tài)（即0 mm狀態(tài)）的頻移量，得到如圖7（b）所示的應(yīng)變頻移曲線。由圖可知，CCFPI傳感器對應(yīng)變成線性頻移響應(yīng)，且4條擬合直線的相關(guān)系數(shù)r2均超過0.998，線性度良好。

圖8 液壓鉗擠壓模塊示意圖

3 CCFPI傳感器的試驗(yàn)研究

3.1 CCFPI傳感器的制作方法

本文采用液壓鉗擠壓軟質(zhì)金屬套管（鉗壓法）制作CCFPI傳感器。液壓鉗擠壓模塊示意圖如圖8所示，當(dāng)左右兩部分緊密貼合時，中部會余留已知孔徑的開口，限制最大擠壓程度，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)擠壓。

根據(jù)上節(jié)仿真分析的結(jié)果可知，當(dāng)反射點(diǎn)絕緣層外徑在1.4～2mm范圍內(nèi)，干涉信號質(zhì)量較好。假設(shè)擠壓過程中，金屬套管厚度（0.3 mm）和外導(dǎo)體厚度（0.3 mm）均保持不變，則擠壓模塊的孔徑在2.6～3.2mm之間為宜，因而本試驗(yàn)選用孔徑為3mm厚度為10mm的擠壓模塊制作CCFPI傳感器。

將同軸電纜兩端分別與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（vector network analyzer，VNA）和 50 Ω 負(fù)載相連，以 80 mm間距擠壓12 mm長的金屬套管帶動電纜外導(dǎo)體變形，觀察時域反射信號，發(fā)現(xiàn)兩點(diǎn)的反射系數(shù)均在0.03左右，具有良好的一致性。為減輕反射點(diǎn)在試驗(yàn)拉伸中可能發(fā)生的不一致變形，用30 mm長的銅管灌注環(huán)氧樹脂對其進(jìn)行封裝保護(hù)。同時，考慮到同軸電纜能夠承受一定剪力或變形的優(yōu)異結(jié)構(gòu)特性，不對其他區(qū)段進(jìn)行處理。反射點(diǎn)封裝前后的實(shí)物圖如圖9所示。

3.2 CCFPI傳感器的信號處理方法

將CCFPI傳感器兩端的接頭分別與VNA和50Ω負(fù)載相連，直接測得頻域的S11反射參數(shù)。采用聯(lián)合時頻技術(shù)解調(diào)，首先對S11反射譜進(jìn)行線性調(diào)頻Z逆變換（inverse chirp-Z transform，ICZT），得到 CCFPI傳感器的時域信息；再借助VNA的時域門選通功能選取2個反射點(diǎn)（即時域信號上的2個反射峰）構(gòu)成法珀腔；最后，通過chirp-Z變換（chirp-Z transform，CZT）將選通后的時域信號轉(zhuǎn)換到頻域，得到CCFPI的干涉頻譜。具體變換流程如圖10所示。

圖9 封裝前后反射點(diǎn)的實(shí)物圖

3.3 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

為了觀察CCFPI傳感器對微小應(yīng)變的反應(yīng)，將CCFPI的標(biāo)距設(shè)為800 mm，并通過光纖光柵（fiber bragg grating，F(xiàn)BG）和千分表讀數(shù)了解電纜變形情況。設(shè)置VNA掃頻范圍為45MHz～8GHz，掃頻點(diǎn)數(shù)為16001，試驗(yàn)用拉伸裝置如圖11所示。

忽略拉伸過程中同軸電纜絕緣層相對介電常數(shù)的改變，根據(jù)式（3），CCFPI傳感器量測的應(yīng)變值可以近似由計(jì)算，其中為當(dāng)前拉伸步法珀腔的諧振頻率，本試驗(yàn)選取第4個波谷進(jìn)行解調(diào)。

圖10 聯(lián)合時頻解調(diào)技術(shù)示意圖

圖11 拉伸試驗(yàn)裝置圖

圖12 小應(yīng)變下CCFPI和FBG的測量結(jié)果

圖13 大應(yīng)變下CCFPI傳感器的測量結(jié)果

將FBG粘貼在封裝銅管的表面，以每級0.04mm（50 με）的步距拉伸電纜至千分表讀數(shù)為0.8 mm（1000με），試驗(yàn)結(jié)果如圖12所示，橫軸表示千分表測量的位移值，縱軸表示CCFPI和FBG測量的應(yīng)變值。由圖，可以觀察到CCFPI傳感器的應(yīng)變曲線存在水平段，實(shí)測應(yīng)變值以110 με步距增長，說明在本文的試驗(yàn)條件下CCFPI傳感器的分辨率可以達(dá)到110με，并且這一實(shí)測值，與利用仿真分析求得的波谷4的應(yīng)變頻移響應(yīng)靈敏度3.83 kHz/με和掃頻間距497.19kHz計(jì)算得出的分辨率[14]130με相符。同時，可以觀察到CCFPI傳感器的應(yīng)變數(shù)值增長存在非等拉伸步數(shù)（2步或3步）增長的現(xiàn)象，原因有以下兩點(diǎn)：1）拉伸過程中難以保證每個拉伸步長嚴(yán)格等于 0.04 mm（50 με）；2）兩個精準(zhǔn)拉伸步產(chǎn)生的變形僅為100 με，需要與相鄰拉伸步的變形進(jìn)行累積達(dá)到110με的分辨率，才能使CCFPI傳感器產(chǎn)生干涉圖譜頻移的響應(yīng)。另外，對比CCFPI和FBG的測量數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)二者吻合良好，說明CCFPI傳感器可以感知小應(yīng)變，且在小應(yīng)變量程（1000με）范圍內(nèi)的測量結(jié)果真實(shí)可靠。

繼續(xù)增大變形至3000με，之后以每級3000με的步距拉伸至CCFPI傳感器失效（約140000με），用千分表讀數(shù)換算的應(yīng)變值作為橫坐標(biāo)，用CCFPI干涉圖譜頻移量換算的應(yīng)變值作為縱坐標(biāo)，可以得到如圖13所示的測量結(jié)果。試驗(yàn)曲線具有良好的線性度，相關(guān)系數(shù) r2為 0.99 867，斜率為 1.00 492，即CCFPI傳感器的實(shí)測數(shù)據(jù)與千分表的測量結(jié)果高度吻合，表明CCFPI傳感器具有大應(yīng)變測量的能力，且測量結(jié)果真實(shí)可靠。

4 結(jié)束語

本文就鉗壓法制作工藝的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對CCFPI傳感信號的影響進(jìn)行仿真模擬，分析得出：當(dāng)反射點(diǎn)絕緣層外徑在1.4～2mm范圍內(nèi)，鉗壓變形長度不小于2 mm，干涉信號質(zhì)量較好；反射點(diǎn)間距基本只影響諧振頻率，而反射點(diǎn)一致性則會嚴(yán)重影響信號質(zhì)量。此外，模擬電纜拉伸過程觀察到信號頻移與電纜應(yīng)變呈良好的線性關(guān)系。

依據(jù)模擬結(jié)果，優(yōu)化CCFPI傳感器的制作參數(shù)，并用環(huán)氧樹脂對反射點(diǎn)進(jìn)行封裝保護(hù)，拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明：CCFPI傳感器的分辨率可以達(dá)到110με，并且測量結(jié)果在小應(yīng)變量程（1 000 με）范圍內(nèi)與FBG吻合良好，說明CCFPI傳感器的測量結(jié)果真實(shí)可靠。此外，測得CCFPI傳感器的失效應(yīng)變約為140000με，并且拉伸過程中始終與千分表讀數(shù)吻合，說明CCFPI傳感器可以實(shí)現(xiàn)大應(yīng)變測量。

[1]歐進(jìn)萍.重大工程結(jié)構(gòu)智能傳感網(wǎng)絡(luò)與健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].中國科學(xué)基金，2005（1）：10-14.

[2]李宏男，高東偉，伊廷華.土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究狀況與進(jìn)展[J].力學(xué)進(jìn)展，2008（2）：151-166.

[3]余成波，陶紅艷.傳感器與現(xiàn)代檢測技術(shù)[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2014：8-11.

[4]DOWDING C H， SU M B， O′CONNOR K.Measurement of rock mass deformation with grouted coaxial antenna cables[J].Rock Mechanics and Rock Engineering，1989，22（1）：1-23.

[5]MIAU B S.Fracture monitoring within concrete structure by time domain reflectometry[J].Engineering Fracture Mechanics，1990，35（1-3）：313-320.

[6]LIN M W，ABATAN A O，ZHANG W M.Crack damage detection of concrete structures using distributed electrical time domain reflectometry（ETDR） sensors[C]∥1999 Symposium on Smart Structures and Materials.International Society for Optics and Photonics，1999：297-304.

[7]KANG W F.Monitoring slope movement with time domain reflectometry[J].Geotechnical Field Instrumentation： Applications for Engineers and Geologists，2000.

[8]HUANG J.Coaxial cable Bragg grating[D].Rolla：Missouri University of Science and Technology，2012.

[9]李淵.同軸電纜布拉格電柵[D].大連：大連理工大學(xué)，2012.

[10]李鵬.同軸電纜布拉格電柵傳感器原理及應(yīng)用研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2014.

[11]XIAO H， HUANG J， LAN X， et al.Distributed microwave Fabry-Perot interferometer device and method：U.S.Patent Application 14/341,944[P].2014-7-28.

[12]TRONTZ A， CHENG B， ZENG S， et al.Development of metal-ceramic coaxial cable Fabry-Pérot interferometric sensors for high temperature monitoring[J].Sensors，2015，15（10）：24914-24925.

[13]趙鵬.分布式同軸電纜裂紋傳感器[D].大連：大連理工大學(xué)，2012.

[14]HUANG J，LAN X W，ZHU W G,et al.Interferogram reconstruction of cascaded coaxial cable fabry-perot interferometers for distributed sensing application[J].IEEE Sensors Journal，2016，16（11）：4495-4500.

（編輯：劉楊）

Coaxial cable Fabry-Perot sensor fabricated by clamping method

LIU Jia1，JIAO Tong1，ZHOU Zhi1，2， XIAO Hai3
（1.School of Civil Engineering，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China；2.State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China；3.Department of Electrical and Computer Engineering，Clemson University，Clemson 29630，USA）

To investigate the fabrication of CCFPI （coaxial cable Fabry-Perot interferometer） sensor with clamping method，the effects of different structural parameters on the sensing signal quality of CCFPI sensor is simulated.Simulation results show that the outer diameter of the insulation layer of CCFPI reflection point should be between 1.4 mm and 2 mm，the length of clamping deformation should not be less than 2mm and the consistency of reflection points has significant influence on the signal quality.In the simulation of the cable tensile process，the frequency shift of the interferogram responds to the cable strain linearly.On this basis，a CCFPI sensor is fabricated and a sensing performance test is carried out.The test results show that the strain measured by CCFPI sensor is consistent with that measured by the dial gauge in the whole tensile process with a fit slope of 1.00492 and correlation coefficient of 0.998 67.In addition，the value measured by CCFPI sensor is also consistent with that measured by the fiber bragg grating in small strain range，showing that the measured results of the sensor are accurate and reliable.It is also found the CCFPI sensor mentioned in this paper has a resolution of 110με and failure strain of about 140000με.

coaxial cable； Fabry-Perot sensor； clamping method； optimal design； large strain measurement

A

1674-5124（2017）09-0088-06

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.09.016

2017-02-15；

2017-04-08

國家自然科學(xué)基金（61675038）

劉 嘉（1992-），女，遼寧法庫縣人，碩士研究生，專業(yè)方向?yàn)橹悄軅鞲衅髋c結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。