七芯光纤布拉格光栅温度传感特性研究

基于相位掩模技术在七芯光纤(SCF)中刻写了光纤光栅(FBGs),通过实验对七芯光纤光栅在常温和低温下的温度传感特性进行了研究。结果表明,在30℃~80℃的常温温度范围内,传感器的温度灵敏度为9.98pm/℃,线性度为0.99944。在-60℃~20℃的低温温度范围内,传感器的温度灵敏度为8.77pm/℃,线性度为0.99751。可以看出,七芯光纤光栅对于常温和低温都有比较稳定的响应特性,但是温度降低时,灵敏度降低,线性度变差。研究结果对基于光纤光栅的温度传感研究具有参考价值。     

正十边形光子晶体光纤布拉格光栅传感特性的研究

研究了正十边形对称结构光子晶体光纤布拉格光栅(PCFBG)特性,分析了不同空气孔层数以及不同占空比对布拉格光栅反射谱的影响.在此基础上,对正十边形光子晶体光纤光栅的传感特性进行了研究.研究表明:随着温度的增加,该光纤光栅的反射谱谐振波长明显向长波方向偏移;随着应力的改变,光纤光栅的反射谱谐振波长变化趋势不明显.该光栅具有对温度敏感,对应变不敏感的特点.这种空气孔排列为正十边形对称结构的光子晶体光纤光栅有望应用在光子晶体光纤光栅的传感领域中.     

叠印光纤布拉格光栅的谱特性研究

采用耦合模理论(CMT)与传输矩阵法(TMM)相结合的方法分析复杂结构的光纤布拉格光栅(FBG)的谱特性。对FBG的CMT进行简化处理,将叠印FBG(SIFBG)的相移项和啁啾项进行合并,得到了简洁准确的SIFBG折射率调制表达式,进而利用TMM对均匀叠印、同啁啾叠印、不同啁啾叠印与同啁啾多次叠印4种结构的FBG的进行了分析与计算,得到了其谱特性,并研究了4种叠印光栅的基本特点与应用。对均匀叠印与同啁啾叠印光栅进行了实际制作与测量,结果与理论基本相符,验证了本文方法的有效性。     

一种新颖的高压光纤布拉格光栅传感器

提出了一种新颖耐高压的光纤布拉格光栅(FBG)压强传感器.推导了该压强传感器的FBG中心波长与压强的关系,得到了其压强响应灵敏度的解析表达.从实验获得该压强传感器的压强响应灵敏度为0.0592nm/MPa,是裸FBG压强传感器的19.73倍;在0～45 MPa内,该传感器的压强响应具有很好的线性和重复性,实验值与理论值吻合得很好,且压强响应灵敏度和测量范围是可调的.     

基于光纤布拉格光栅加速度传感器的研究进展

随着光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的飞速发展,基于FBG技术的加速度传感器成为了一个新的研究和发展的方向。理论分析了FBG加速度传感器的基本原理,重点介绍了基于FBG理论开发的加速度传感器探头结构的研究进展,分析了探头结构的传感机理及性能指标,指出了实际应用存在的关键技术问题,并对未来的发展进行了展望,为设计新型探头结构及探头的实用化提供了借鉴。     

光纤布拉格光栅的无源温度补偿

分析了通过施加应变补偿光纤布拉格光栅(FBG)中心波长随温度漂移的原理，给出了一种新型的无源温度补偿的方法和相应的实验结果。该方法采用了两种不同热膨胀系数的金属，对光栅先施加预应变。在0-60℃范围内，中心波长仅偏移了0．02nm。     

布拉格光纤光栅反射和色散谱特性的研究

采用模式耦合理论同了描述光纤光栅特性的理论模型,分析了布拉格光纤光栅的反射和色散谱特性,并利用数值模拟方法了光机的结构参数优化设计的方案所得结果可作为这类布拉格光纤光栅结构参数设计的参考依据。     

光子晶体光纤布拉格光栅谐振特性的研究

利用模式理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔排布为正八边形对称结构的光子晶体光纤光栅(PCFG)的模式截止特性以及谐振特性进行了研究,得出了此种光子晶体光纤光栅的模式截止条件和可传导的模式,并利用得到的模式截止条件,提出利用相位匹配条件设计相应的光纤光栅周期来得到满足需要的谐振波长,同时给出了谐振峰的反射谱图。研究表明,通过合理选择此种光子晶体光纤光栅的结构参数,可以实现需要的单模传输以及定制波长处的主谐振峰的谐振。所研究的基于包层空气孔排布为正八边形对称结构的锗掺杂光子晶体光纤光栅有望更好地应用于光子晶体光纤光栅传感领域。     

光纤布拉格光栅温度和应变交叉灵敏度的实验研究

测量了光纤布拉格光栅(FBG)在-150～550℃范围内中心反射波长对应变的依赖关系,得到了光栅的温度和应变交叉灵敏度系数。结果表明,不论是在低温环境还是高温环境,当光纤所受张力小于6000με时,波长变化与应变大小呈线性关系;光栅的应变灵敏度系数和交叉灵敏度系数是温度的函数,温度越低,应变灵敏度系数越大,交叉影响越显著。     

光纤Bragg光栅高温传感技术研究

从温度传感理论模型的角度研究了光纤Bragg光栅(FBG)的温度传感特性,推导了封装后的FBG温度传感器的温度响应灵敏度系数的解析式,分析了FBG的高温响应特性,提出了在高温环境中降低FBG的非线性响应效应的方法.实验结果表明,提高基体材料的热膨胀系数能有效降低FBG传感器在高温环境中的非线性的影响.     

一种高灵敏度光纤Bragg光栅温度传感器

设计了一种基于光纤Bragg光栅(FBG)的高灵敏度温度传感器,分析了它的温度传感特性。该温度传感器的灵敏度为0．474nm／℃,是裸光栅的45．9倍;线性度为0．9988;通过调节有关参数可进一步提高或选择合适的灵敏度;通过改变参数可以调节该传感的传感区段,可用于常温下的温度测量。     

基于参考光栅的光纤光栅应变传感器温度补偿

为解决光纤布拉格光栅（FBG）应变测量时的应变、温度交叉敏感问题，利用FBG便于构成传感网络的优点，将温度补偿参考FBG与应变测量FBG串联在一路光纤上，根据2只FBG布拉格波长相对漂移获得被测结构应变。双FBG波长相对漂移对温度的灵敏度仅为0．12pm／℃，较好地实现FBG应变测量的温度补偿。参考FBG法原理简单，可操作性强，为FBG应变传感器的实际工程应用奠定了基础。     

光纤Bragg光栅在77 K环境下的温度传感性能研究

进行了从液氮温度(77 K)到室温(286 K)的光纤Bragg光栅(FBG)温度传感性能的实验研究.结果表明,FBG的温敏系数与温度相关.低于210 K,FBG的温敏系数变小,这将限制低温环境下FBG作为温度传感器的使用.通过在裸FBG外部涂敷热膨胀系数为61×10-6的丙烯酸脂材料,可以显著提高FBG的温敏系数和线性度.80 K时,有丙烯酸脂包层材料的FBG温敏系数为0.015 26 nm/K,而同温度条件下裸FBG的温敏系数仅为0.00449 nm/K.     

光纤光栅二次涂敷封装温度特性的研究

系统研究了二次涂敷封装方案对光纤光栅（FBG）温度特性的影响。在对裸FBG温度特性进行研究的基础上,建立了FBG二次涂敷封装的双层温度模型,分析了涂敷材料的力学特性参量对涂敷后温度特性的影响。研究结果表明,高杨氏模量、高泊松比、高热膨胀系数以及大涂敷厚度有助于提高涂敷后FBG的温度灵敏度。采用聚合物材料对FBG进行了二次涂敷实验,结果表明,涂敷后的温度灵敏度为66pm／℃,与理论计算数值68．9pm／℃基本吻合,验证了双层涂敷模型计算方法的可行性。     

光纤Bragg光栅高压传感研究

通过采用特殊压力管封装光纤Bragg光栅（FBG）,分析了压力管结构封装FBG的压力响应特性。在0～40MPa压力范围,进行了加压和减压的高压实验。推导了传感器波长与压力间的关系,得到了压力响应灵敏度的解析表达式。实验结果表明：FBG的压力灵敏度为-0．0377nm／MPa,其中心波长与压力变化有着良好的线性关系和重复性,且迟滞性好。     

高分辨率光纤光栅温度传感器的研究

报道了一种具有高分辨率和高效且价廉的解调系统的光纤布拉格光栅(FBG)温度传感器.提出了光纤光栅的金属槽封装技术,以提高传感光栅的温度灵敏性.研究了金属槽封装光栅的温度灵敏性,理论分析和实验结果表明,封装光栅的温度灵敏系数比普通裸光栅提高了3.6倍.系统利用一长周期光栅(LPG)作为线性滤波器,宽带光源经此长周期光栅调制后入射到传感光栅,可解调布拉格传感光栅的波长位移.理论分析与实验结果一致,系统可达到的温度分辨率为0.02℃.     

光纤布喇格光栅的低温传感特性研究

为了解决光纤光栅在低温环境中的应用问题,该文从光纤布喇格光栅(FBG)的传感理论出发,通过深入分析了FBG在-60~25 ℃时热光系数和热膨胀系数的变化。采用2根未封装的FBG进行实验验证,得到了FBG在低温环境下的响应情况。研究结果表明,FBG在低温环境下具有良好的响应和重复性,这对FBG在低温环境中的应用具有重要指导意义。     

一种新型光纤光栅复用传感解调技术的研究

用宽带光源和可调谐光滤波器(TOF)构成可调谐窄带光源,对测量光纤光栅(FBGs)阵列和参考FBGr进行波长扫描,借助光电探测器和信号处理系统实现复用传感系统的解调。实验证明,该解调方案是有效可行的,且可获得较高的信噪比和测量精度,具有对40个以上FBGs传感网络进行寻址解调的潜在能力。     

一种高灵敏度光纤Bragg光栅高压传感器

为了提高光纤Bragg光栅（FBG）压力传感器测量的灵敏度,建立了基于薄壁圆筒的压力转换模型。应用弹性力学理论分析其工作原理,推导出应变片应变量与外部压力的关系,结果表明,改变圆筒内外径比和应变片几何尺寸可以提高放大系数。以3J53材料为例进行了数值计算,结果表明,在70MPa的工作压力下,FBG的应变为44pm／MPa,是采用裸光栅测量压力灵敏度的14倍。