光纖光柵傳感器原理

光纖光柵傳感器原理第1頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感原理涂覆層250um

纖芯9um

包層125um

1、光纖是由外徑125um的包層和直徑9um的纖芯組成的圓柱形細(xì)絲2、纖芯由石英制成，光在纖芯內(nèi)傳輸3、250um涂敷層保護(hù)光纖并增強(qiáng)光纖的機(jī)械性能光纖第2頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感原理光纖光柵1、在光纖上用紫外光刻寫光柵，10mm的光纖光柵包含了10000個(gè)在纖芯中規(guī)則分布的微小的反射鏡面2、溫度/應(yīng)變等物理量的變化與所導(dǎo)致的柵距變化呈線性，光柵反射波長(zhǎng)隨柵距變化而線性變化；

第3頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一中心波長(zhǎng)反射光譜光纖光柵反射光的中心波長(zhǎng)取決于光柵的條紋間距光柵的條紋間距取決于：施加的應(yīng)變

溫度

光纖光柵傳感原理光纖光柵傳感原理溫度波長(zhǎng)漂移(nm)第4頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一透射光譜入射光譜光強(qiáng)光強(qiáng)反射光譜光強(qiáng)光纖光柵傳感原理光在光纖光柵上的傳輸1、寬帶光進(jìn)入光纖，經(jīng)過(guò)光柵反射回特定波長(zhǎng)的光2、通過(guò)測(cè)量光柵反射波長(zhǎng)，換算被測(cè)體溫度/應(yīng)變等物理量；3、光柵的溫度特性為10pm/℃，應(yīng)變特性為1.2pm/微應(yīng)變第5頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感原理波分復(fù)用技術(shù)1、采用波分復(fù)用技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)一根光纖上串聯(lián)18個(gè)傳感器；2、通過(guò)對(duì)不同波長(zhǎng)光柵進(jìn)行特定封裝，在一根光纖上可實(shí)現(xiàn)溫度、應(yīng)變等多參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量；…Sensor1Sensor2Sensor3Sensornλ1λ2λ3λn接頭1接頭2透射光譜入射光譜反射光譜……λ1λ2λnλ3第6頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感原理光纖光柵傳感原理通過(guò)將兩端光纖接頭連接到監(jiān)測(cè)儀器，即使某傳感器故障，其它傳感器依然可以被有效測(cè)量…Sensor1Sensor2Sensor3Sensornλ1λ2接頭1接頭2連接接頭1時(shí)的反射光譜λ1λnλ3λ3λn…連接接頭2時(shí)的反射光譜第7頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感原理光纖光柵解調(diào)分析儀第8頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感原理型號(hào)：WI810A

通道數(shù)：8

測(cè)點(diǎn)數(shù)：144

精度：10pm型號(hào)：I1610BL

通道數(shù)：16

測(cè)點(diǎn)數(shù)：288

精度：10pm型號(hào)：WI3210B

通道數(shù)：32

測(cè)點(diǎn)數(shù)：400

精度：3pm

公司研發(fā)的光纖光柵解調(diào)分析儀第9頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感原理光纖光柵傳感器光譜圖第10頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感器的種類通過(guò)對(duì)光柵進(jìn)行一定的封裝之后，但凡能夠使光纖光柵產(chǎn)生軸向形變的物理量，均可通過(guò)光纖光柵來(lái)測(cè)量?！鴾囟取鴳?yīng)變（壓力）▲位移▲液位▲加速度▲彎曲▲…第11頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵傳感器的種類光纖光柵傳感器利用光纖光柵溫度、應(yīng)變敏感的特性，通過(guò)傳感頭的設(shè)計(jì)/封裝，可以測(cè)量各種物理參數(shù)：

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溫度

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應(yīng)變

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壓力

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位移

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液位

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加速度

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氣體含量

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彎曲

▲…

第12頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵測(cè)量溫度壓力溫度、壓力曲線第13頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、材料優(yōu)勢(shì)：▼傳感器體積小，重量輕▼耐化學(xué)腐蝕▼優(yōu)異的耐疲勞特性▼傳感器本質(zhì)防爆▼適和應(yīng)用于惡劣環(huán)境2、傳感優(yōu)勢(shì)：

▼

光纖既是傳感器又是信號(hào)傳輸媒介，抗強(qiáng)電磁干擾

▼測(cè)點(diǎn)數(shù)多，可串，并聯(lián)組網(wǎng)，可多參數(shù)測(cè)量▼長(zhǎng)距離傳輸，可達(dá)40km▼可靠性高，在某個(gè)傳感器失效情況下，其它傳感器數(shù)據(jù)仍可有效測(cè)量

光纖光柵傳感器的特點(diǎn)第14頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一光纖光柵產(chǎn)品健康安全監(jiān)測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域▲航空航天（增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料健康監(jiān)測(cè)，航天飛機(jī)溫度和應(yīng)變監(jiān)測(cè)）▲艦船（結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測(cè)，纖維增強(qiáng)塑料閘門實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)）▲土木（建筑，橋梁，邊坡，礦井結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)）▲電力（開(kāi)關(guān)柜、變壓器、電纜溝/井安全監(jiān)測(cè)）▲石化（油品計(jì)量，液位測(cè)量，火災(zāi)報(bào)警，海洋平臺(tái)/油井溫度和壓力/應(yīng)變監(jiān)測(cè)）光纖光柵傳感器的應(yīng)用第15頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一土木行業(yè)：水立方健康安全監(jiān)測(cè)電力行業(yè)：風(fēng)力發(fā)電葉片健康安全監(jiān)測(cè)航空：直升機(jī)旋翼健康安全監(jiān)測(cè)石化：海洋平臺(tái)冰激安全健康監(jiān)測(cè)軌道交通：Arbois鐵路地基變形監(jiān)測(cè)光纖光柵傳感器的應(yīng)用石化行業(yè)：儲(chǔ)油罐溫度監(jiān)測(cè)第16頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一軌道交通：地鐵健康安全監(jiān)測(cè)1、直流電源線支架安全監(jiān)測(cè)；2、隧道壁壓力監(jiān)測(cè)；3、隧道內(nèi)的火災(zāi)監(jiān)測(cè)；4、高壓動(dòng)力電纜溫度監(jiān)測(cè)油田：地下油井健康安全監(jiān)測(cè)1、壓力監(jiān)測(cè)；2、溫度監(jiān)測(cè)；光纖光柵傳感器的應(yīng)用第17頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期一石化行業(yè)：儲(chǔ)油罐多參數(shù)測(cè)量1、液位；2、