光纤光栅传感实验装置设计与实现

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1、ISSN1002-4956实验技术与管理第3l卷第2期2014年2月．．．．．．——．．．．．．CN11—2034／TExperimentalTechnologyandManagementVo1．31No．2Feb．2Ol4仪器设备研制与应用光纤光栅传感实验装置设计与实现赵同刚，王勤，王凯鹏(北京邮电大学电子工程学院，北京100876)摘要：光纤光栅是理想的应力和温度传感元件。结合实验室器件，设计了一个利用光纤光栅监测应力以及温度的实验系统。通过实验验证了光纤光栅的基本特性，实现了应力及温度的监测。通过自行搭建的实验平台

2、进行了实验分析，实验结果和理论分析吻合。关键词：实验系统；光纤光栅；温度传感；应力传感中图分类号：G484；TH744．3文献标志码：A文章编号：1002—4956(2014)2—0060—03DesigningandimplementingfibergratingsensorsexperimentaldeviceZhaoTonggang，WangQin，WangKaipeng(SchoolofElectronic&Engineering，BeijingUniversityofPostsandTelecommunicat

3、ions，Beijing100876，China)Abstract：Fibergratingisoneofthemostpotentialandtypicalopticalpassivecomponents．Alargenumberofstudieshaveshownthatfibergratingisidealforstressandtemperaturesensingelement．Fibergratinghaswidelyapplicableperspectiveinmanyfieldssuchasstructur

4、emonitoring，electricalpower，andcommunicationsindustry．Combinedwithexistingequipment，anexperimentaboutstressandtemperaturesensingisdesigned．Experimentsarecarriedouttoverifythebasiccharacteristicsoffibergratingwhilerealizingthegoalofmonitoringofstrainandtemperature

5、aswel1．Experimentalresultsarediscussedbyusingthisexperimentalsystem，theresultofexperimentisinaccordancewiththeoreticalanalysis’conclusion．Keywords：experimentalsystem；fibergrating；temperaturesensing；strainsensing光纤光栅传感器是利用光纤光栅的中心波长在外践证明，该实验系统性价比高，重复性好，教学效果界环境(如应力、

6、温度等)的影响下会发生改变的特性良好~3-4]。而制作出来的一种性能优良的敏感器件。相比于传统1光纤光栅理论分析方法的传感技术，光纤光栅传感器具有结构轻便、溶解损耗小、抗电磁干扰、使用安全可靠、全兼容于光纤、能埋入1．1光纤光栅理论智能材料等优点，因此在光纤通信和传感领域中得到光纤光栅中，布拉格(Bragg)光栅是一种最常用了广泛的应用L】j。的光栅。根据导波光学，在光纤光栅中，一级衍射最重光纤光栅是光纤通信系统、光电检测技术、光电子要，当满足相位匹配条件时，Bragg光栅的基本特征表器件、传感技术等相关课程中都要介绍的

7、重要光学器现为一个反射式光学滤波器，反射峰值波长称为布拉件，但是在实验配备中，由于光纤光栅易坏、价格相对格波长，也称中心波长，或谐振波长。布拉格波长较贵，所以在本科教学中，相关的配套实验设备十分少满足关系式]：见。本实验中心针对这种情况，自主研发了光纤光栅．=【B一2nA(1)传感实验系统，对其一些重要物理参数(如应变、温度、其中，为光纤的有效折射率，A为栅距。压力)进行了测量，已经应用于本科实验教学环节。实另外，利用光纤光栅模耦合方程，可以得到特定光纤光栅的频谱响应曲线，从而得到反射系数和带宽。收稿日期：2013—06

8、—24修改日期：2013一¨一22作者简介：赵同刚(1972一)，男，河北廊坊，博士，副教授，北京邮电大学1．2光纤光栅的传感特性电子工程学院实验中心主任，主要从事实验教学以及光电检光纤光栅中心波长具有对应力和温度敏感的特测与传感方面的研究．性，应力、温度、浓度等外界环境变化将引起光纤有效E‘mail：zhaotg@