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光纤光栅传感器结构中,光源为宽谱光源且有足够大的功率,以保证光栅反射信号良好的信噪比。一般选用侧面发光二极管ELED的原因是其耦合进单模光纤的光功率至少为50~100 μW。而当被测温度或压力加在光纤光栅上时。由光纤光栅反射回的光信号可通过3 dB光纤定向耦合器送到波长鉴别器或波长分析器,然后通过光探测器进行光电转换,最后由计算机进行分析、储存,并按用户规定的格式在计算机上显示出被测量的大小。
目前,除光纤光栅型传感器的原理性研究之外,分布式光纤传感系统也是一个重要的研究重点。分布式FBG传感系统是在一根光纤中串接多个FBG传感器,每个光栅的工作波长相互分开,在经过3 dB耦合器取出反射后,再用波长探测解调系统同时对多个光栅的波长偏移进行测量,从而检测出相应被测量的大小和空间分布。
分布式光纤传感系统是一种传感器网络,它可以从整体上对被测对象的有关物理量的变化时间、位置进行监控。通过对分布式A兰利研究中心。利用光纤光栅温度/剪切应力传感器,来分辨温度和剪切应力引起的布拉格波长偏移,从而广泛应用于空气动力学设备。
工矿企业系统
基于光纤的弹光效应,FBG器件的应力传感器已被广泛应用于应力监测中。在许多特殊场合,如核工业、化工、石油钻探等都应用了监测传感系统。据报道,2001年,美国CiDRA公司采用光纤布拉格光栅传感器在加利福尼亚的Baker油田进行了压力测试,测程为0~103 MPa,准确度为±41.3 kPa,分辨率为2.06 kPa,可见其具有非常高的精度。法国Alstom公司铁路部的Transport S.A.领导研制了一种安装有FBG的智能型新型复合材料的转向架。
作用于光纤光栅的被测物理量(如温度、应力等)发生变化时,会引起n和A的相应改变,从而导致λB的漂移;反过来,通过检测λB的漂移。也可得知被测物理量的信息。Bragg光纤光栅传感器的研究主要集中在温度和应力的准分布式测量上。
利用磁场诱导的左右旋极化波的折射率变化的不同,可实现对磁场的直接测量。如通过在光栅上涂敷特定的功能材料(如压电材料),可实现对电场等物理量的间接测量。
近年来。随着光纤通信技术向着超高速、大容量通信系统的方向发展,以及逐步向全光网络的演进.在光通信迅猛发展的带动下,光纤光栅已成为发展最为迅速的光纤无光源器件之一。光纤在紫外光强激光照射下,利用光纤纤芯的光敏感特性.光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化。这样,在光纤轴向上就会形成周期性的折射率波动,即为光纤光栅。由于光纤光栅具有高灵敏度、低损耗、易制作、性能稳定可靠、易与系统及其它光纤器件连接等优点,因而在光通信、光纤传感等领域得到了广泛应用。为此。本文从光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅等光纤光栅的原理出发,综述了光纤布拉格光栅对温度、应变同时测量技术的应用。