光纤光栅温度应变同时测量传感技术研究进展.pdf

《光纤光栅温度应变同时测量传感技术研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013年第32卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)＼综述与评论Ip{、光纤光栅温度应变同时测量传感技术研究进展陈曦，姚建铨，陈慧(天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所，天津3ooo72)摘要：介绍了光纤光栅温度应变传感器的基本原理，对当前常用的实验方法进行了分类。简要介绍了参考光纤光栅法、双波长叠栅法、光纤Bragg光栅(FBG)与长周期光栅相结合的方法、不同包层直径光栅对法、纤芯掺杂法以及光纤光栅F-P腔法等方法的机理，并对每一种方案进行了详细的分析，讨

2、论了其优缺点和改进方向。关键词：光纤光栅；温度；应变；区分测量；交叉敏感中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000--9787(2013)09-0001-04Researchdevelopment0fsimultaneoustemperatureandstrainmeasurement·susi●ngI●-l1bergrat·i‘ngsCHENXi，YAOJian-quan，CHENHui(CollegeofPrecisionInstrumentandOpto—ElectronicsEngineering，Institu

3、teofLaserandOpto-Electronics，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Basicprincipleoftemperatureandstrainfibergratingsensorsareintroduced．Currentcommonexperimentalmethodsareclassified．Referencefibergratingmethod，doublewavelengthgridmethod，combinationoffiberBragg

4、grating(FBG)andlongperiodgratingmethod，gratingtodifferentcladdingdiametermethod，fibercoredopedmethodandfibergratingF—Pcavitymethodarebrieflyintroduced，eachschemeisanalyzedindetail，theadvantagesanddisadvantagesandimprovementdirectionarediscussed．Keywords：fibergratings；t

5、emperature；strain；distinguishbetweenmeasurements；crosssensitivity0引言折射率决定。当外界环境因素变化时，光栅周期和光栅近年来，光纤光栅传感器以其体积小、重量轻、耐腐蚀、区的有效折射率均受外界环境因素影响而变化，从而使光测量精度高、抗电磁干扰、可实现绝对测量等独特优势在土纤光栅的反射波长移动。温度变化引起的光纤光栅反射波木工程的健康监测、医学、军事、航天等领域都得到了广泛长移动受光纤的热光系数和热膨胀系数影响J。通过测的应用。随着光纤光栅传感技术的发展，温度应变这2个量

6、光纤光栅反射波长的移动，可以确定环境温度。参数同时测量成为可能，但是温度应变的交叉敏感问题严1．2应变测量重限制了其应用E1,2]。因此，解决交叉敏感问题是光纤传光纤光栅应变传感器的基本原理是：在应变作用下，一感器实际应用中的核心。温度应变同时测量传感器的基本方面由于弹性形变效应使光栅的周期伸长或缩短，另一方原理是利用2个物理参数对温度和应变有不同的敏感度实面，由于光弹效应使光纤的折射率发生变化，两者的效应使现温度应变的分离同时测量。现在已知的方法主要有参考光栅的Bragg波长随应变而变化，通过波长的变化与应变光纤光栅法、双波长叠栅

7、法、光纤Bragg光栅(FBG)与长的关系可以计算出应变变化量。周期光栅相结合的方法，不同结构直径光栅对法和光纤光栅F—P腔法等J。本文从温度应变同时测量的基本原理2光纤光栅温度应变同时传感的方案人手，归纳了现有的温度应变同时测量的方案，并分析了它2．1参考光纤光栅法们的优点和不足之处。实现温度应变同时测量最简单的方法是利用参考光纤1光纤光栅传感基本原理光栅。具体实现方法为用2个相互邻近的中心波长相1．1温度测量同的Bragg光栅组成一个传感探头，其中一个光栅长度长光纤光栅的中心反射波长由光栅周期，光栅区的有效于另一个。将其中一个F

8、BG光栅封装在玻璃管内，保证收稿日期：2013-06-212传感器与微系统第32卷其不受应变作用影响，只受到温度作用影响，另一个FBG现直接测量。2个Bragg光栅会在光谱中形成2个中心波不作处理，同时受到温度应变作用。由于光纤和玻璃