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《匹配光纤光栅温度传感解调系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第32卷第1期光学技术Vol.32No.12006年1月OPTICALTECHNIQUEJan.2006文章编号:100221582(2006)0120105203X匹配光纤光栅温度传感解调系统张治国,余重秀,罗映祥,王葵如,张民,叶培大(北京邮电大学电子工程学院光通信与光波技术教育部重点实验室,北京100876)摘要:实验了一种基于一维调节器的光纤光栅静态温度(温度缓变)探测系统。在系统中,一维调节器与步进电机相连,步进电机由PC(计算机)通过PLC(可编程逻辑控制器)进行控制,匹配光纤光栅被固定在一维调节器上用来解调增敏光纤光
2、栅传感器探测到的温度信号,匹配光栅的Bragg周期可通过调节一维调节器进行控制,其透射的光信号经光电检测电路检测并与调节架形成闭环控制。实验测得,在10℃～70℃范围内系统温度传感探测精度为±0.3℃。关键词:光纤光栅;匹配光栅;温度增敏;一维调节器中图分类号:TP212.14文献标识码:AAnoveltemperaturesensingdemodulationsystemforfiberBragggratingsensingZHANGZhi-guo,YUChong-xiu,LUOYing-xiang,WANGKui-ru,ZHA
3、NGMin,YEPei-da(BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876,China)Abstract:AschemeoffiberBragggratingtemperaturesensorbasedonone-dimensionaladjustorwasproposedanddemon2strated.Aone-dimensionaladjustorwasconnectedwithastepmotorwhichwascontrolledbyaPLC(Pr
4、ogrammableLogicCon2troller).Amatchinggrating,ofwhichtheBraggperiodwastunablethroughtheone-dimensionaladjustor,wasusedtodemod2ulatethesensedtemperaturesignal.Thematchinggrating,theO/Ecircuitandthedetecting-and-controllingsystemconstruct2edacloseloop,whichcontroledthest
5、retchofthematchinggrating.Inmeasuredexperiment,resultisthattheprecisionoftheproposedsystemisabout±0.3℃intherangeof10—70℃.Keywords:fiberBragggrating;matchinggrating;temperaturesensitivityenhancement;one-dimensionaladjustor单,传感精度较高,易于集成和造价较低等特点。1引言2原理自从1989年Meltz发明用紫外光侧
6、向爆光法制作光纤布拉格光栅(FBG)以来,光纤光栅得到了2.1光纤光栅温度传感及温度增敏原理普遍关注和广泛地应用,特别是在传感领域[1—3]。光纤光栅的中心反射波长可表示为λB=由于FBG传感器的传感信息具有光波长编码的特2neffΛ,式中Λ为光栅周期;neff为反向耦合模的有[8,9]点,它在许多传感应用中具有独特的优势,因而对效折射率。任何使这两个参量发生改变的物理FBG传感系统的研究日益受到国内外科学研究工过程都将引起λB波长的漂移,其中最为直接的就是作者的重视[4,5]。作为温度传感元件,人们总希望应力,其次就是温度。当光
7、纤光栅所受应力保持恒定,而温度改变时,可得到布拉格方程的变分形式为FBG具有大的温度灵敏性,以期获得高的温度分辨率,但由于光纤材料属性的限制,光纤本身的温度灵ΔλB=2neffΔΛ+2ΔneffΛ(1)式中ΔΛ是光栅布拉格周期改变量;Δneff为光纤折敏性很低。将FBG镶嵌于热膨胀系数较大的基底射率改变量。当只考虑温度引起λB波长漂移时,(1)材料中,可以有效的增强FBG的温度灵敏度,据报式变为道目前人们已经获得了超过普通光纤光栅10倍的[6,7]ΔλΛ5n5ΛΔT(2)光栅温度灵敏度增强。本文基于FBG温度增B=2+n5T5T敏
8、和匹配光栅滤波技术,提出了一种温度增敏的单式中ΔT是温度改变量。结合λB=2neffΛ,(2)式变FBG温度传感探测器,利用与PC相连的步进电机为控制一维调节器解调的静态FBG温度探测系统,并ΔλB15n15Λ=+ΔT=[α+ξ]ΔT=ηΔT(3)
