单光纤光栅的温度、压力双参量测量分析

介绍了一种以悬臂梁为基底,单光纤光栅为传感元件,测量温度和压力的方法。并分析了温度和波长的非线性关系对测量结果的影响,给出了布拉格共振波长与温度的线性及非线性的适用范围。光纤光栅的裸光栅部分和预应变部分的波长与温度的的线性适用范围分别为： -11.2℃     

光纤光栅温度和应力同时区分测量传感技术

分析了光纤光栅对温度和应力区分测量的机理及其理论模型，从不同角度归纳出光纡光栅传感的温度，应和同时区分测量的技术方案，提出了解决温度，应和同时区分测量技术难题的有效途径，最后，指出了现有方案的不足。‘     

光纤Bragg光栅温度补偿方法的研究

应变和温度变化都会引起光纤Bragg光栅（FBG）反射波长的漂移,即所谓的交叉敏感问题,它是制约FBG传感检测技术实用化的“瓶颈”.从应变、温度交叉敏感的物理机制出发,阐述了光纤光栅温度补偿的基本原理,介绍了几种国内外常用的光纤光栅无源温度补偿的方法,并详细分析了每种方法的优缺点.     

光纤Bragg光栅液氦环境下温度传感特性的研究

进行了液氦温度(4.2 K)到室温(298 K)温区内光纤Bragg光栅(FBG)温度传感性能的实验研究.重点分析了液氦温度(4.2 K)到液氮温度(77 K)FBG的温度传感特性.实验表明:FBG传感特性与温度相关.在50 K以下,温度响应基本没有变化;50 K-77 K,波长偏移量随温度上升变化不规律;150 K-298 K传感特性近似成线性.对比裸光栅与涂敷光栅,涂敷光栅的温度灵敏度远大于裸光栅的温度灵敏度.选用外加热膨胀系数大的聚合物封装,可以显著提高FBG的温敏系数和线性度.     

各向异性材料包层光纤Bragg光栅的反射谱

应用数值解法对包层为单轴晶体材料且其光轴平行于光纤轴的光纤功率限制因子进行了理论模拟,并从模式特性出发解释了kcl对该类光纤Bragg光栅的反射率的影响.计算结果表明:对于HE11模,各向同性材料包层光纤中的能量比单轴晶体材料包层光纤中的能量更容易集中在纤芯中传输,而且集中程度与kcl的取值有关;各向异性材料包层比各向同性材料包层的光纤Bragg光栅的反射率要高;此类光纤Bragg光栅的反射率主要是由光纤纤芯和包层中能量分布决定的.     

一种新颖的光纤光栅应变与温度双参量传感器

提出了一种光纤微弯协助型光纤光栅(FBG)应变、温度双参量传感的新方案。通过特殊的传感器结构,FBG反射光的中心波长和光强受到应变与温度的调制,根据调制系数的不同,实现了应变与温度的同时测量。实验表明,本传感器有效解决了温度与应变的交叉敏感问题,而且线性响应度高(0．995),结构简单。     

光纤Bragg光栅的悬臂梁波长调谐特性研究

提出了一种适用于古建筑健康监测的光纤光栅中心波长调谐装置,将光纤光栅粘贴于等腰三角形悬臂梁的上下表面,通过螺旋测微器使弹性梁产生应变,实验上得到了6.23nm准无啁啾的中心波长调谐。     

光纤Bragg光栅的优化设计

提出了一种优化设计变迹啁啾光纤Bragg光栅的方法。在优化设计过程中，利用四阶五阶Runge-Kutta方法来计算光纤光栅的反射谱，利用非线性最小二乘法来对光纤Bragg光栅的啁啾和变迹参数进行优化，以获得不同反射谱要求下的变迹啁啾光纤Bragg光栅的最佳参数。     

光纤Bragg光栅温度和应变的灵敏度分析及应用探讨

本文从Ｂｒａｇｇ光栅方程出发,推导出了光纤Ｂｒａｇｇ光栅传感器的温度和应变一阶和二阶灵敏度以及温度－应变交叉灵敏度的计算公式,结合实际数据进行了计算,估计了忽略二阶和交叉灵敏度可能带来的误差,并指出改变Ｂｒａｇｇ光栅的封装形式可以提高其温度灵敏度,用此方法同时测量温度和应变时,可以降低灵敏度矩阵的条件数,从而提高检测精度。     

光纤Bragg光栅制造技术的进展

本文介绍了光纤光栅的原理及特性，着重综述了光纤光栅的制作技术。     

基于法布里-珀罗干涉仪和光纤布拉格光栅的双参量光纤传感器

提出了一种结构紧凑的基于法布里-珀罗干涉仪（FPI）和光纤布拉格光栅（FBG）的双参量光纤传感器,其可实现对应变和温度的同时测量。所制作的FPI是通过将一段端面被腐蚀过的多模光纤（MMF）与一小段光敏光纤（PSF）熔接而形成的。PSF的平整端面作为FPI的一个反射面,FBG被刻写在PSF中。实验测得FPI和FBG对于应变的灵敏度分别为 8.63pm/με和1.11 pm/με,对温度的灵敏度分别为和-1.60 pm/℃和9.75pm/℃。由于FBG和FPI对于应变和温度分别有不同的灵敏度,所以它们组合起来可以实现对双参量的同时测量。实验测得传感器同时进行应变和温度测量的最大误差分别为6.72με和0.98℃。     

悬臂梁中对布拉格光栅应变传感的温度补偿研究

本文首先分析了光纤布拉格光栅传感的基本原理和布拉格光栅波长变化与环境温度和应变的相关方程,然后基于等强度悬臂梁设计了一个简单有效的消除温度影响的应变测量方法.最后,在温度范围为0～60℃之间进行了应变的测试,实验结果表明测量误差为8.32 με.     

光纤布喇格光栅海水温度深度检测系统研究

海水的温度、深度是其重要的物理参量,为了更安全、准确地监测海水的温度和深度,针对目前海洋温度和深度检测大都采用电信号检测,探头在水中安全性欠佳的不足,利用光纤光栅传感探头为全光学器件、水中安全可靠、易于组成传感器网络进行剖面检测的优点,提出一种基于光纤光栅的海水温度、深度检测系统,阐述了其检测原理,进行了系统及传感探头的设计和研制。结果表明,传感器温度和深度检测的线性度很好,达到0.9999,为海水温度深度检测提供了一种新途径。     

光纤Bragg光栅应变传感研究

基于光纤Bragg光栅应变传感模型 ,利用泰勒级数展开法 ,将光纤Bragg光栅反射峰中心波长所满足的Bragg方程展开 ,得到了中心波长相对偏移量与应变增量之间的二次解析关系式 ,进而得到了光纤Bragg光栅一阶、二阶应变灵敏度系数的解析表达式 ,计算了一阶、二阶应变灵敏度系数的理论值 ;并将光纤Bragg光栅粘贴在悬臂梁上进行拉伸和压缩 ,得到了与应变对应的光纤Bragg光栅中心波长偏移量 ,通过线性和二次多项式拟合 ,得到了光纤Bragg光栅一阶、二阶应变灵敏度系数的实验值 ;各阶应变灵敏度系数的理论值与实验值吻合得到很好     

纵向应力法制作双波长布喇格光栅

介绍了一种用一个均匀相位模板制作双波长布喇格光栅的方法;对这种方法制作的双波长布喇格光栅进行了理论分析,用矩阵分析法,对其进行了数值模拟.采用了移动曝光技术,通过调节所加应力的大小、光栅长度及曝光次数可以控制两个布喇格波长的间隔和反射率;写制了一个双波长光栅,两个透射峰均为19.5 dB,两个布喇格波长的间隔为0.78 nm.     

光纤布喇格光栅中布喇格孤子传输的稳定性分析

布喇格孤子是光纤布喇格光栅的非线性效应和色散效应综合作用的结果,揭示了重要的物理现象,在基于光纤缓存器件中具有重要应用.从非线性耦合模方程出发给出了布喇格孤子的解析解,以它们作为初始条件,数值研究了布喇格孤子传输的稳定性,得到布喇格孤子传输的稳定传输区、多振荡模式区和散射区.数值模拟了布喇格孤子在多振荡模式区和散射区的传输变化.对于设计新型器件和开展实验工作提供了有益的指导.     

基于膜片的光纤布拉格光栅压力传感器的研究

理论分析了光纤布拉格光栅的压力传感特性,给出了光纤布拉格光栅的中心波长与压力的关系以及压力灵敏度系数的表达式,并将光纤布拉格光栅纵向粘贴在自行设计型号为ZXYC01的平面膜片上进行了压力实验.实验结果表明光纤布拉格光栅压力灵敏度系数46 pm/MPa左右,其测量精度为0.5%F.S,而理论的压力灵敏度系数为51 pm/MPa左右,实验值和理论值基本相符,它们分别是裸光纤布拉格光栅压力灵敏度系数的23和26倍.同时发现光纤布拉格光栅的中心波长与压力变化有着良好的线性关系和很高的相关系数并且迟滞现象较小.     

基于单一倾斜光纤光栅的温度应变同时测量

利用光纤光栅分析软件OptiGrating对倾斜光纤光 栅温度与应变传感进行系统的理论仿真,研究发 现,温度、应变的变化都可以引起倾斜光纤光栅的纤芯模和包层模谐振峰的漂移,而且温度 和应变对纤芯 模与包层模的影响是各不相同的。利用倾斜光纤光栅这一特性,提出了一种基于单一倾斜光 纤光栅的温度 与应变同时测量的传感系统,并通过实验进行了验证。在实验中,光电探测器可以将倾斜光纤 光栅的波长的 漂移转换成电压的变化,由此得到了倾斜光纤光栅只受温度变化时,随着温度的变化,示波 器测到其纤芯 模与包层模的电压(峰—峰值)的变化呈线性变化,其斜率分别为0.063mV/℃和0.001mV/ ℃;其只受 应变变化时,随着应变的变化,示波器测到其纤芯模与包层模的电压(峰—峰值)的变化也 呈线性变化, 其斜率分别为0.009mV/με, 0.001mV/με。研究结果将对倾斜光纤光栅的传感应用具 有一定的指导意义。     

光纤Bragg光栅应变、温度区分测量方法研究

分析了光纤Bragg光栅应变和温度交叉敏感的物理机制,将目前存在的多种解决方案归纳为三类,即:矩阵运算法、参考FBG法、采用两个包层直径不同的FBG法,并全面介绍了各种解决方案的原理及优缺点。