基于光纖Bragg光柵的應(yīng)變傳感系統(tǒng)

1、CompanyLOGO基于光纖基于光纖Bragg光柵的應(yīng)變傳感系統(tǒng)光柵的應(yīng)變傳感系統(tǒng)周之硯 JCompany LogoContents基于可調(diào)諧光濾波器技術(shù)的傳感解調(diào)系統(tǒng)基于可調(diào)諧光濾波器技術(shù)的傳感解調(diào)系統(tǒng) 光纖光纖Bragg光柵傳感的應(yīng)用光柵傳感的應(yīng)用光纖光柵傳感信號(hào)的檢測(cè)光纖光柵傳感信號(hào)的檢測(cè)光纖光柵的分類光纖光柵的分類光纖光柵傳感的發(fā)展與應(yīng)用概況光纖光柵傳感的發(fā)展與應(yīng)用概況Company LogoHot Tip光纖光柵傳感信號(hào)的檢測(cè)Laser SourceDetectorConnectorModulatorFiber Bragg GratingLaser SourceDetectorMo

2、dulatorFiber Bragg Grating (a)反射式檢測(cè)法 (b)透射式檢測(cè)法波長(zhǎng)調(diào)制光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)包括反射式檢測(cè)法和透射式檢測(cè)法兩種 在波長(zhǎng)調(diào)制光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)中，中心波長(zhǎng)移位的檢測(cè)精度直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度。如何提高物理量變化引起的光纖Bragg光柵中心波長(zhǎng)漂移量的測(cè)量精度是設(shè)計(jì)性能優(yōu)良傳感系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。 Company Logo工程應(yīng)用中典型的光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)v 表1工程應(yīng)用中典型的光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)解調(diào)技術(shù)解調(diào)技術(shù)檢測(cè)范圍檢測(cè)范圍檢測(cè)速度檢測(cè)速度長(zhǎng)期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性WDM兼容性兼容性性價(jià)比性價(jià)比邊緣濾波器邊緣濾波器102103高高好好低低低低可調(diào)諧濾波器可

3、調(diào)諧濾波器103104高高好好高高中中干涉儀干涉儀103104高高好好高高低低可調(diào)諧激光器可調(diào)諧激光器103105高高好好高高高高CCD分光儀分光儀103104高高好好高高中中根據(jù)波長(zhǎng)漂移量探測(cè)器件的工作原理，這些探測(cè)技術(shù)大致可以分為5類，包括邊緣濾波器法、可調(diào)諧濾波器技術(shù)、干涉儀法、可調(diào)諧激光器技術(shù)和CCD分光儀法。各類方法的性能比較如表1所示。Company Logo光纖Bragg光柵傳感的應(yīng)用 v表2 光纖應(yīng)變傳感器比較FBGFPTWPM線性響應(yīng)線性響應(yīng)是是是是是是是是絕對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量是是是是是是是是動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍高高高高低低低低傳感器長(zhǎng)度傳感器長(zhǎng)度短短短短長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度高高

4、低低高高高高可否復(fù)用可否復(fù)用是是是是是是是是可否規(guī)模生產(chǎn)可否規(guī)模生產(chǎn)是是是是是是是是潛在成本潛在成本低低低低低低低低光纖Bragg光柵自被證明可以用于應(yīng)變測(cè)量以來(lái)，一直迅猛發(fā)展78 。表2對(duì)比了FBG傳感器和其他光纖傳感器的特點(diǎn)， 其中FP：Fabry-Perot干涉?zhèn)鞲衅?；TW：雙模式光纖傳感器；PM：偏振光纖傳感器；Company LogoFBG傳感器的應(yīng)用尤在大型復(fù)合材料和混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方面，具有以下獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)v 可以更好低抵抗如風(fēng)暴等電磁干擾，可用于惡劣環(huán)境如核電站中。v 埋入被測(cè)物的傳感部分更小v 用于大型結(jié)構(gòu)如橋梁大壩時(shí)，有良好的抗腐蝕性。v 具有很強(qiáng)的復(fù)用能力，大量的應(yīng)變傳感

5、器可以使用一根光纖連接。v 具有更高的極限溫度v 加速老化測(cè)試表明，經(jīng)過(guò)適當(dāng)曝光和退火的FBG，在超過(guò)25年的時(shí)間都可以保證可靠性并且性能沒(méi)有降低，這樣它在結(jié)構(gòu)的整個(gè)工作壽命間能使用。Company Logo基于可調(diào)諧光濾波器技術(shù)的傳感解調(diào)系統(tǒng) 基于可調(diào)諧光濾波器技術(shù)的傳感解調(diào)系統(tǒng)Company Logo基于可調(diào)諧光濾波器技術(shù)的傳感解調(diào)系統(tǒng)v InGaAs PIN光電探測(cè)器，F(xiàn)abry-Perot濾波器和與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)了一個(gè)精度很高的光纖光譜儀的功能。它不僅可以對(duì)測(cè)量范圍內(nèi)的光纖Bragg光柵元的波長(zhǎng)信息進(jìn)行依次查詢，而且將所測(cè)波長(zhǎng)信息與偏移前波長(zhǎng)信息進(jìn)行比較，得到個(gè)傳感元的波

6、長(zhǎng)偏移量，利用偏移量與所測(cè)量間的變化關(guān)系，便可判斷對(duì)應(yīng)傳感元件所測(cè)的應(yīng)變或溫度變化量的大小，達(dá)到解調(diào)的目的。Company Logo參考文獻(xiàn)vHill K O, Fujii Y, Jognson D C, Kawasaki B S, Photosensitivity in Optical Fiber Waveguides: Application to Reflection Filter Fabrication, Applied Physics Letters, 1978, 32(10): 647-649vKawasaki B S, Hill K O, Johnson D C, Fujii Y

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