光纤光栅传感器温度与轴向应变灵敏度的研究

文章对Bragg光纤光栅(FBG)与长周期光纤光栅(LPFG)的温度、应变传感灵敏度进行了详细的理论推导和分析，得出了一些重要推论，对光纤光栅在传感器领域中的应用具有一定的引导作用．     

旋转折变型长周期光纤光栅实现应变和温度的同时测量

提出一种基于旋转折变型长周期光纤光栅(R-LPFG)实现应变和温度同时测量的新方法.旋转折变型长周期光纤光栅是利用高频CO2激光在扭曲的普通单模通信光纤上制作的.这种特殊折变结构实现了纤芯基模与非对称包层模L1k奇模和偶模的同时耦合,从而导致R-LPFG的谐振峰发生分裂.通过对这种光栅的应变和温度特性进行实验研究发现,当对它施加轴向应力时,其传输谱的两个谐振峰会向不同方向漂移;而当外界温度改变时,两个峰则会向同一方向漂移且波长漂移灵敏度几乎相同,大约为0.07 nm/℃.     

单光纤光栅温度应变双参数传感研究

报道了一种用一根光纤光栅实现温度与应变同时测量的传感方案。用于同时传感温度与应变的光纤光栅写于两种不同光纤的连接处 ,本身具有两个反射峰。由于两种光纤的光热系数不同 ,两个反射峰具有不同的温度响应。通过监测两个反射峰的波长移动便可实现温度与应变的同时测量。     

长周期光纤光栅温度传感性能分析

长周期光纤光栅的谐振波长与温度的变化基本呈线性关系,线性拟合的标准差可以表示长周期光纤光栅损耗峰对应波长的波动性。提出了一种初步衡量长周期光纤光栅的温度传感性能优劣的方法,即用长周期光纤光栅温度灵敏度与拟合标准差的比值P的大小来判断长周期光纤光栅的温度传感性能优劣。大量的实验数据证明,长周期光纤光栅温度传感特性的优劣与参数P的大小是一致的,即P值越大则长周期光纤光栅的温度传感特性越好,P值越小则长周期光纤光栅的温度传感特性越差。     

长周期光纤光栅液体温度传感特性研究

从长周期光纤光栅温度传感特性的基本原理入手,分析了长周期光纤光栅在液体环境中的温度传感特性,并对其在液体溶液中和空气中的温度特性进行了对比实验研究。实验结果表明,长周期光纤光栅在液体中的温度特性与在空气中的一致,均随着温度的升高,谐振波长向长波长方向漂移,温度降低时,谐振波长向短波长方向漂移,且基本成线性关系。在30℃到90℃范围内,液体环境温度灵敏度约为0.079nm/℃,损耗峰幅值波动不超过2.3dB。     

高灵敏度级联长周期光纤光栅温度与应变传感的理论研究

根据长周期光纤光栅(LPFG)的温度和应变特性,从理论上设计一种具有更高灵敏度的传感器。将两个具有不同包层参数和周期的长周期光纤光栅串联起来,构成光纤光栅传感器;并对其进行数值模拟,结果表明此传感器具有更高的温度和应变灵敏度,同时能实现双参数测量。对影响传感器灵敏度的因素进行了进一步分析表明光栅包层参数、周期对灵敏度都有一定影响,在其他参数不变的情况下高阶模次的灵敏度高于低阶模次,这一结果能进一步提高灵敏度。     

单个长周期光纤光栅实现横向负载和温度的同时测量

发现高频CO2 激光脉冲写入的长周期光纤光栅 (LPFG)的谐振波长的横向负载灵敏度具有很强的方向相关性 ,且在两个特定的负载方向上谐振波长对横向负载不敏感 ,而谐振峰幅值与不同方向的横向负载都有很好的线性关系。这种LPFG的谐振波长随温度变化而线性漂移 ,使谐振峰幅值对温度变化不敏感 ,由此提出了用单个LPFG的谐振波长和谐振峰幅值两个参量分别实现对温度和横向负载进行同时独立绝对测量的传感器设计方案 ,可望从根本上解决LPFG在测量中存在的温度和横向负载之间的交叉敏感问题     

一种同时测量温度和应变的光纤光栅传感器

报道了一种新型实用的用单根光纤布拉格光栅(FBG)实现温度和应变分离传感的技术。当光纤光栅一部分包层直径变小时，整个光栅可以看成由两个周期相同但直径不同的子光栅连接而成。理沦分析和实验都证实了这两个子光栅具有相同的温度敏感性和不同的应变敏感性．由此实现光纤光栅传感器中温度和应变两参数的分离测量，而且这两个子光栅的中心波长间距可以直接测量应变大小．温度变化不影响所测量的应变值。实验中光栅的一部分包层直径被HF酸腐蚀到82μm．获得了两子光栅应变响应系数分别为0．00201nm/με．0．000858nm/με，二峰间距的应变响应系数为0．00116nm／με．二峰的温度响应系数均为0．01nm/℃的测量结果．依据这些结果可以对温度和应变进行同时分离测量。     

保偏光纤长周期光栅特性的研究

报道了写于熊猫光纤上的长周期光栅特性的实验研究结果。测得了对应于熊猫光纤两个轴的长周期光栅谐振峰的温度和应变响应系数。结果表明，在所研究的温度和应变测量范围内，温度和应变响应曲线具有良好的线性。快、慢轴谐振峰的温度响应系数及应变响应系数具有相反的符号。还研究了该熊猫光纤长周期光栅的金属化特性，结果表明，在所测量的范围内，谐振峰的波长随所加的功率线性增加，而谐振峰损耗量的变化小于0．3dB。基于平板波导耦合理论，对实验中观察到的现象给出了定性的解释。     

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。     

长周期光纤光栅的制作方法和应用研究进展

概述了国内外长周期光纤光栅的制作方法、长周期光纤光栅温度应力特性和在通信、传感领域内的广泛应用,并且对各种制备工艺进行了比较     

基于长周期光纤光栅的液位传感研究

基于简化的光纤三层模型,从折射率传感和长周期光纤光栅级联特性两方面对应用长周期光纤光栅作液位传感器进行了研究,当以峰值损耗为传感参量进行测量时,在没有发生过耦合的情况下,在一个较宽的范围内,光栅峰值损耗与进入液体的百分比成很好的线性关系;而当有过耦合发生时,光栅峰值损耗与进入液体的百分比不再一一对应.     

光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题分析

解决应变、温度的交叉敏感,实现应变、温度同时测量一直是光纤光栅传感器研究的关键问题,文章从其产生机理出发,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器。     

长周期光纤光栅的一种温度补偿方法

研究了长周期光纤光栅的温度和应变特性,发现其透射中心波长随温度升高向长波方向漂移,随应变增大向短波方向漂移。根据这一特点,采用有机玻璃材料封装这一简单而有效的方法来补偿长周期光纤光栅中心波长随温度的漂移,补偿后的温度漂移系数减小到仅为3.7 pm/℃,有效地抑制了温度变化对中心波长漂移的影响,大大提高了用长周期光纤光栅测量液体折射率等物理量的精确度。     

基于长周期光纤光栅的折射率传感器

长周期光纤光栅具有制作成本低、无背向反射、结构紧凑等优点,且对外界折射率变化有较高的敏感性,特别适用于折射率传感．简要概括了长周期光纤光栅折射率传感的基本原理,介绍了基于长周期光纤光栅的折射率传感器的研究进展,目前的研究重点集中在克服温度交叉干扰、提高传感精度以及拓宽传感范围的方面,比较了各种方案的优缺点．     

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。     

光纤光栅与法珀微腔温度应变双参量传感器

针对光纤应变传感器的温度-应变交叉敏感性问题,研究了一种结合光纤布拉格光栅(FBG)与法布里-珀罗(FP)微腔的光纤FBG-FP混合型温度应变双参量传感器.该传感器由两根垂直切割的单模光纤穿入一段石英毛细管(Glass capillary),并在石英毛细管两端固定制成,其中一根光纤端面附近预刻FBG,两根光纤端面间距为...     

制作在多模光纤和PTL光纤上的长周期光栅

较详细地介绍了多模光纤和PTL光纤上长周期光栅的制作和特性,阐述了多模光纤长周期光栅的光强对折射率的敏感性、PTL长周期光栅对弯曲和折射率变化的不敏感特性,并对其在实际应用中的前景作出了展望。