光纖光柵溫度傳感器

1、光纖光柵溫度傳感器光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器 光纖光柵傳感器（Fiber Bragg Grating Sensor）屬于光纖傳感器的一種，基于光纖光柵的傳感過程是通過外界物理參量對光纖布拉格（Bragg）波長的調(diào)制來獲取傳感信息，是一種波長調(diào)制型光纖傳感器。 自從1989年Morey等人首先對光纖光柵的應變和溫度傳感特性進行了研究后，光纖光柵傳感器的應用領域不斷拓展，現(xiàn)在人們已將其逐步應用于多種物理量的測量，制成了各種傳感器。 光纖光柵傳感系統(tǒng)光纖光柵溫度傳感器光纖光柵溫度傳感器 電類溫度傳感器：熱電偶溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器 光纖光柵溫度傳感優(yōu)點：靈敏度高，體積小，耐腐蝕，抗電磁輻射

2、，光路可彎曲，便于遙測等。 由于測量信息是利用波長編碼,所以光纖光柵傳感器的測量信號不受光源起伏、 光纖彎曲損耗、 連接損耗和探測器老化以及光波偏振態(tài)的變化等因素的影響,有較強的抗干擾能力 應用：石化、電力、水壩、橋梁和重要建筑的安全監(jiān)測光纖光柵感器工作原理 光纖光柵的中心反射波長可表示為 光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，在光纖纖芯上建立起的一種空間周期性折射率分布，使其對特定波長的入射光具有反射作用， 其反射中心波長稱為 Brag 波長， 定義為g光纖光柵溫度傳感器測溫原理 光纖光柵的溫度特性 受外界環(huán)境溫度影響, 光纖光柵的反射波長發(fā)生移動,溫度變化引起的光纖光柵反射波長移動可表示為 光纖

3、光柵反射波 長的移動與溫度的變化成線性關系，通過測量光纖光柵反射波 長的移動,便可確定環(huán)境溫度 T光纖光柵溫度傳感器測溫原理 neff和的變化都將引起光纖光柵中心波長的變化，而光纖光柵受到外界因素(如溫度、應變)等作用時，會引起neff和的變化，從而引起光纖光柵中心波長的偏移 為光纖的 熱光系數(shù) ,描述光纖折射率隨溫度的變化關系 為光纖 的熱膨脹 系數(shù),描述光柵的 柵距隨溫度 的變化關系應用中要解決的難題 裸柵的處理：光纖光柵十分纖細， 強度較低， 容易在工況中受到損壞，要對裸柵進行封裝，增強傳感器的機械強度和增長其使用壽命 封裝： 光纖光柵溫度傳感器的封裝形式主要有基片式、 金屬管式和聚合物

4、封裝方式 。封裝會影響傳感器的響應速度和傳感特性(如重復性 線性度以及一致性等)，會降低 溫度測量的現(xiàn)精確， 影響監(jiān)測效果 應用中要解決的難題 靈敏度：普通的光纖光柵其溫度靈敏度只有0.01 nm/左右，這樣對于工作波長在1550nm的光纖光柵來說，測量100的溫度范圍波長變化僅為1nm 波長解調(diào)：要達到較高的分辨率,通常需使用代價較大的高分辨率波長解調(diào)系統(tǒng),例如高分辨率光譜儀或干涉儀等。應用分辨率為1pm的解碼儀進行解調(diào)可獲得很高的溫度分辨率，而如果因為設備的限，采用分辨率為0. 06nm的光譜分析儀進行測量，其分辨率僅為6度，遠遠不能滿足實際測量的需。光纖光柵波長的解調(diào) 光纖Bragg光柵

5、是通過其反射回的波長的變化來反映光柵所受應力或者溫度的改變的，波長解調(diào)技術的優(yōu)劣將直接影響整個系統(tǒng)的檢測精度。 對波長信息的解調(diào)，傳統(tǒng)上一般使用單色儀，光譜儀以及帶有色散元件的CDC探測器，但是這些解調(diào)系統(tǒng)都存在造價高、體積大、不易攜帶的缺點。為此，人們相繼提出了多種結構簡單、更為實用的解調(diào)方法，如匹配光柵法、波長掃描法、邊緣濾波器線性解調(diào)法、干涉解調(diào)法等?；陂L周期光柵的波長解調(diào) 利用一長周期光柵( LPG) 作為線性濾波器,寬帶光源經(jīng)此長周期光柵調(diào)制后入射到傳感光柵, 可解調(diào)布拉格傳感光柵的波長位移。波長解調(diào)原理 在長周期光柵的透射譜中, 特定諧振損耗峰的強度下降邊(或上升邊)所包含的某一波長范圍內(nèi)其光強度為線性的減小(或增大) ，利用這一點可實現(xiàn)長周期光柵對寬帶光源的調(diào)制,產(chǎn)生一個在某波長范圍內(nèi)強度為線性變化(下降或上升)的光源。 選擇具有合適波長的光纖布拉格光柵,使其中心波長處于長周期光柵透射譜的線性區(qū)范圍內(nèi), 并靠近線性區(qū)的中間位置波長解調(diào)原理 當傳感光柵的波長被傳感信號調(diào)制時,其反射峰在線性區(qū)的