光纤光栅传感器研究应用简介
光纤光栅传感技术的原理与应用

光纤光栅传感技术的原理与应用
光纤光栅传感技术是一种基于光纤的传感技术,利用光纤中的周期性折射率变化来实现对外界环境的测量和监测。
它在工业、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用。
光纤光栅传感技术的原理是通过在光纤中制造周期性的折射率变化,形成一种光栅结构。
当光信号经过光纤光栅时,会发生光的衍射现象,从而改变光信号的传播特性。
这种变化可以用来测量外界的物理量,如温度、压力、应变等。
光纤光栅传感技术的应用非常广泛。
在工业领域,光纤光栅传感技术可以实时监测设备的温度、压力和振动等参数,从而实现对设备状态的监测和预警。
在医疗领域,光纤光栅传感技术可以用于监测患者的体温、呼吸和心率等生理参数,帮助医生做出准确的诊断和治疗决策。
在环境监测领域,光纤光栅传感技术可以用于监测水质、大气污染和地震等自然灾害,提供及时的数据支持。
与传统的传感技术相比,光纤光栅传感技术具有许多优势。
首先,光纤光栅传感器可以远距离传输信号,适用于需要长距离监测的场景。
其次,光纤光栅传感器具有高灵敏度和高分辨率,可以实现对微小变化的检测。
此外,光纤光栅传感器还具有耐高温、耐腐蚀和抗电磁干扰等特点,适用于各种恶劣环境条件下的应用。
光纤光栅传感技术是一种高精度、高可靠性的传感技术。
它在工业、
医疗、环境监测等领域的应用前景广阔。
随着技术的不断发展和创新,光纤光栅传感技术将进一步提升其性能和应用范围,为人们的生产和生活带来更多的便利和安全。
光纤光栅传感技术与工程应用研究共3篇

光纤光栅传感技术与工程应用研究共3篇光纤光栅传感技术与工程应用研究1光纤光栅传感技术与工程应用研究光纤光栅传感技术是一种重要的光学测量技术,有着广泛的应用领域。
本文将对光纤光栅传感技术的原理、发展现状、应用场景以及工程应用研究进行探讨。
一、光纤光栅传感技术的原理光纤光栅传感技术是一种基于光纤和光栅原理的测量技术。
它可以通过光纤上的一系列微小光学反射镜对光信号进行处理,将信号转换为电信号输出后,再加以分析。
光纤光栅传感技术主要包括光纤光栅模式(FBG)传感技术和长周期光纤光栅传感技术。
二、光纤光栅传感技术的发展现状近年来,光纤光栅传感技术在光学测量领域得到了广泛的应用。
目前,光纤光栅传感技术的发展呈现出以下几个趋势:1、研究对象普遍化。
光纤光栅传感技术不仅用于研究物理量,还可用于研究化学量和生物量等领域。
研究对象的普遍化拓宽了应用范围,使其更加广泛。
2、研究手段趋于多样化。
目前,光纤光栅传感技术在光学测量领域不仅可以使用光方法进行研究,还可以使用激光、声波等多种手段进行研究。
通过多种方式的研究,光纤光栅传感技术在不同研究场合下的应用效果均能得到充分的发挥。
三、光纤光栅传感技术的应用场景在光学测量领域中,光纤光栅传感技术常常被应用于以下几个场景:1、温度测量。
通过在光纤上安装光纤光栅,可以测量两个光纤光栅之间的长度差,从而得到物体的温度。
2、应力测量。
光纤光栅传感技术可以通过测量光纤的弯曲程度,得到物体的应力情况。
3、矿用传感。
在地下煤矿中,可以通过利用FBG光纤传感技术来监测岩石的应力变化,预防矿山灾害的发生。
4、流体探测。
在航天器中,利用光纤光栅传感技术来监测流体的液位和流量,能够保证物质交流的正常运行。
四、工程应用研究光纤光栅传感技术在工程中的应用已经得到了广泛的关注。
在建筑工程中,光纤光栅传感技术可以应用于结构物的安全监测和健康诊断。
在交通运输工程中,光纤光栅传感技术可以应用于汽车、火车、飞机等交通工具的安全监测和诊断。
光纤光栅传感器的原理应用

光纤光栅传感器的原理应用1. 光纤光栅传感器的基本原理光纤光栅传感器是一种基于光纤光栅原理的传感器,主要用于测量和监测光纤中的温度、应变、压力等物理量。
其基本原理如下:•光纤光栅构造:光纤光栅由一段光纤中定期布置的光栅构成,其中光栅中的折射率周期性变化,形成了一个光栅结构。
•光栅反射与折射:当光线传播通过光纤光栅时,一部分光线会被光栅反射回来,另一部分光线会因为光栅的折射而偏转。
•光栅中的相位偏移:当外界物理量(如温度、应变、压力)作用于光栅光纤时,会引起光栅的折射率发生改变,从而导致光栅中的相位偏移。
•相位偏移的测量:通过测量光纤光栅反射光的相位,可以间接得到光栅中的相位偏移,进而推导出外界物理量的变化。
2. 光纤光栅传感器的应用领域光纤光栅传感器在各个领域都有广泛的应用,包括但不限于以下方面:2.1 温度传感•石油和化工工业:用于测量和监测油井和化工过程中的温度变化,以确保设备的正常运行和安全性。
•电力系统:用于测量电力设备和输电线路中的温度,以保护设备并及时发现故障。
•环境监测:用于测量大气温度、水温等环境参数,用于气象和环境保护研究。
2.2 应变传感•结构安全监测:用于测量桥梁、建筑物等结构的应变变化,以预防和监测结构的损坏。
•航天航空领域:用于测量飞机、火箭等复杂结构的应变,以保证其安全性和稳定性。
•汽车工业:用于测量汽车和列车等交通工具的应变,以确保车辆的安全性和性能。
2.3 压力传感•工业自动化:用于测量和监测工业设备中的压力变化,以控制和调节设备的运行状态。
•化工过程:用于测量化工过程中的压力,以确保设备的正常运行和安全性。
•石油勘探:用于测量油井中的压力变化,以评估油井的产量和储量。
3. 光纤光栅传感器的优势和特点光纤光栅传感器具有以下优势和特点:•高灵敏度:光纤光栅传感器能够实现高精度的物理量测量,具有很高的灵敏度和分辨率。
•远距离传输:光纤传输具有低损耗和高带宽的特点,可实现长距离传输和分布式测量。
光纤光栅传感器技术的研究与应用

光纤光栅传感器技术的研究与应用光纤光栅传感技术简介光纤光栅传感技术是一种新兴的传感技术,它是利用光纤光栅传输和接收光信号,实现对物理量和环境参数的检测和测量。
这种传感技术因其高温度稳定性、高灵敏度、高分辨率、抗电磁干扰等优点,具有在多个领域有应用前景。
光纤光栅传感技术的研究光纤光栅传感技术是光纤传感技术中的一种,它是将光纤和光栅相结合,形成一种特殊结构的传感器。
光栅具有折射率周期性的结构,能够产生对光波的反射,形成光反射信号,而借助于这个特殊结构,就可以实现对物理量和环境参数的检测。
光纤光栅传感技术的研究主要包括传感器的结构设计、光纤材料的选择、传感器的应变灵敏度和温度稳定性等方面的研究。
光纤光栅传感技术的应用光纤光栅传感技术具有多种应用场景,主要可以分为结构健康监测和环境检测两类。
1. 结构健康监测随着结构健康监测技术的发展,光纤光栅传感技术在工业和民用领域的应用越来越广泛。
例如,在航空航天领域,光纤光栅传感技术可以用于飞机结构的应力和应变检测,从而保证飞机的安全。
在铁路交通领域,光纤光栅传感技术可以用于铁路桥梁和隧道的健康监测。
在海洋工程领域,光纤光栅传感技术可以用于海底输油管道的监测,从而保证海底油气的开发和生产安全。
2. 环境检测光纤光栅传感技术可以应用于多种环境参数检测,包括温度、压力、电场等参数。
例如,在石化工业领域,光纤光栅传感技术可以用于液化天然气储罐的温度监测;在电气工程领域,光纤光栅传感技术可以用于高压电缆的测量和保护。
总之,光纤光栅传感技术以其独特的物理特性和多样的应用优势,在现代传感领域得到广泛的应用。
未来,随着技术的发展和普及,光纤光栅传感技术将会在更多的领域、更广泛的应用中发挥作用,为人类提供更多的安全和保障。
光纤光栅传感器

温度传感
温度传感
光纤光栅传感器能够实时监测温度变化,广 泛应用于电力、能源、环保等领域的温度监 控。通过将光纤光栅传感器安装在发热设备 或热流通道中,可以实时监测温度,实现设 备的预防性维护和安全控制。
温度传感特点
光纤光栅传感器具有测温范围广、响应速度 快、精度高、稳定性好等特点,能够实现高 精度的温度测量和实时监测。
航空航天
用于监测飞机和航天器的结构健康状况,如机翼、 机身等关键部位的温度、应变和振动等参数。
智能交通
用于监测高速公路、桥梁和隧道等基础设施的结 构健康状况,以及车辆速度、流量等交通参数。
06 光纤光栅传感器与其他传 感器的比较
电容式传感器
总结词
电容式传感器利用电场感应原理,通过测量电容器极板 间距离的变化来检测位移或形变。
分布式测量
长距离传输
光纤光栅传感器可以实现分布式测量,即 在同一条光纤上布置多个光栅,实现对多 点同时监测。
光纤光栅传感器以光纤为传输媒介,可实 现远距离信号传输,适用于长距离、大规 模监测系统。
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抗电磁干扰
光纤光栅传感器采用光信号传输,不 受电磁干扰的影响,特别适合在强电 磁场环境下工作。这使得光纤光栅传 感器在电力、航空航天、军事等领域 具有广泛的应用前景。
光纤光栅传感器的抗电磁干扰特性使 其在复杂环境中能够稳定工作,提高 了测量的可靠性和准确性。
耐腐蚀与高温
光纤光栅传感器采用石英光纤作为传输介质,具有优良的化 学稳定性和耐腐蚀性,能够在恶劣的化学环境下正常工作。 同时,石英光纤的熔点高达1700℃,使得光纤光栅传感器能 够在高温环境下进行测量。
光纤光栅传感器
光纤光栅传感器的研究与应用

光纤光栅传感器的研究与应用0 引言近年来。
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。
1 光纤传感器传感器的工作原理1.1 光纤光栅传感器的结构光纤布拉格光栅FBG于1978年发明问世。
它利用硅光纤的紫外光敏性写入光纤芯内,从而在光纤上形成周期性的光栅,故称为光纤光栅。
图l所示是其光纤光栅传感器的典型结构。
在图1所示的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。
光纤光栅除了具备光纤传感器的全部优点外.还具有在一根光纤内集成多个传感器复用的特点,并可实现多点测量功能。
1.2 光纤布拉格光栅原理光纤布拉格光栅通常满足布拉格条件式中,λB为Bragg波长,n为有效折射率,A为光栅周期。
当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。
光纤光栅传感器

光纤光栅传感器概述光纤光栅传感器是一种基于光纤传输和光栅技术的传感器。
它利用光栅的特性来测量光纤中的光信号,从而实现对物理量的测量和监测。
光纤光栅传感器具有高精度、长寿命、抗干扰等特点,在许多领域中广泛应用。
工作原理光纤光栅传感器的工作原理基于布拉格光栅的特性。
布拉格光栅是一种光学衍射结构,它由一系列等间距的折射率变化区域组成。
当入射光波与光栅相互作用时,会发生光衍射现象。
根据不同的入射角度和波长,只有特定的波长会在特定的入射角度下被反射回来。
这个特定波长就是布拉格波长。
在光纤光栅传感器中,通过将光纤中一段长度的折射率周期性变化,形成一个布拉格光栅。
当光信号从光纤中传输经过光栅区域时,会发生衍射现象,反射出特定波长的光信号。
通过测量这个特定波长的光信号的强度变化,可以得到物理量的信息。
应用领域光纤光栅传感器在许多领域中得到广泛应用。
以下是一些典型的应用领域:1. 温度测量:光纤光栅传感器可以通过测量光栅中的布拉格波长随温度的变化来实现温度的测量。
这种传感器具有高精度、快速响应等优点,在工业过程控制、环境监测等方面应用广泛。
2. 应变测量:光纤光栅传感器可以通过测量光纤中的布拉格波长随应变的变化来实现应变的测量。
由于光纤的柔性和高强度特性,这种传感器在结构健康监测、材料力学测试等领域中具有广泛的应用前景。
3. 液位测量:光纤光栅传感器可以通过测量光栅中的布拉格波长随液位的变化来实现液位的测量。
这种传感器具有高灵敏度、非接触式测量等优点,适用于液体储罐、水池等液位监测场景。
4. 压力测量:光纤光栅传感器可以通过测量光栅中的布拉格波长随压力的变化来实现压力的测量。
这种传感器具有高精度、快速响应等优点,适用于工业流体控制、汽车发动机监测等领域。
总结光纤光栅传感器是一种基于光纤传输和光栅技术的传感器,利用光栅的特性来测量光纤中的光信号,实现对物理量的测量和监测。
它具有高精度、长寿命、抗干扰等优点,在温度测量、应变测量、液位测量、压力测量等领域中得到广泛应用。
光纤光栅传感器原理及应用

光纤光栅传感器原理及应用
光纤光栅传感器是一种新型的光学传感器,它利用光纤及特殊的反射镜栅,使多普勒散射层间隙和入射光束经过一定角度反射多次,使两个层间隙形成阻断环境;从而将频率对变化的入射光束有效地分解,通过层间隙效应耦合实现被测物体表面形变量的信号传输,从而实现被测物体表面形变量的无接触检测。
由于光纤光栅传感器的特点,它在某些特定领域有其独到的应用,具体如下:
1、检测可燃气体浓度:光纤光栅传感器可以用于检测各种可燃气体的浓度,其原理是:通过观察各种可燃气体对不同波长的散射系数变化情况,根据系数大小和变化趋势可以推测出各种可燃气体的浓度;
2、检测灌溉补水情况:光纤光栅传感器可以用于无接触地检测灌溉补水情况,通过不同的土壤表面形变量对不同波长的散射系数变化情况,根据系数变化的大小可以推算出土壤的补水情况;
3、检测地面变化:光纤光栅传感器可以用于检测地面变化情况,例如地面沉降、crack等,其原理是:通过检测不同位置地表形变量对不同波长的散射系数变化情况,根据系数变化的大小和变化趋势可以判断出地面变化情况;
4、地下管线和房屋结构的检测:光纤光栅传感器可以用于无接触地检测地下管
线或房屋结构的选型变化,其原理是:通过检测管道或建筑结构的不同波长散射系数,根据散射系数的变化特征可以推测出其结构是否有变化;
5、其他力学工程的检测:光纤光栅传感器还可以用于检测其他力学结构的变化,例如工程机械,它们的特性也可以通过检测物体波长散射系数的变化情况来进行判断。
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光纤光栅传感器研究应用简介交通运输学院运输1001 寿涛10251016内容提要:作为现代传感技术的重要分支,光纤传感技术在许多领域具有替代传统传感器、弥补传感领域空白的先天优势。
本文关注着光栅,以光纤光栅传感器为核心,了解光纤光栅的历史,工作原理,有选择地介绍了光纤光栅传感的两项核心技术(网络技术和封装技术)中的网络技术;同时关注着光纤光栅传感器的应用以及前景,内容覆盖了光纤光栅传感领域的方方面面,特别是对传感器的讨论细致、深入,并列举了大量的应用设计实例。
对学科最新技术和进展的介绍全面、贴近工程应用实际。
关键词:光纤传感器光纤光栅分类原理技术研究方向应用光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的新型传感器,与常规的各类传感器相比有很多优点。
光纤传感器原理:研究光在调制区内,外界信号与光的相互作用,即研究光被外界参数的调制原理,外界信号可能引起光的强度,波长,频率,相位,偏振态等光学性质的变化,从而形成不同的调制。
光纤光栅传感器是光纤传感器的一种,单是单纯的光纤传感器是分布式测量,不支持实时测量,光纤光栅传感器是多点测量,支持实时测量,光纤光栅传感器是利用光纤光栅的形变导致的光波波长位移来测应力应变温度等等,而光纤传感器是利用光波被外界环境调制引起参数变化,比如光强、波长、频率、相位等。
随着光纤光栅制造技术的不断完善,其应用的成果日益增多,从光纤通信、光纤传感到光计算和光信息处理的整个领域都将由于光纤光栅的实用化而发生革命性的变化,光纤光栅技术是光纤技术中继掺铒光纤放大器(EDFA)技术之后的又一重大技术突破。
1、光纤光栅的历史渊源1978年加拿大渥太华通信研究中心的K·O·Hill等人首次在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏效应,并采用驻波写入法制成世界上第一根光纤光栅。
1989年,美国联合技术研究中心的G·Meltz等人实现了光纤Bragg光栅(FBG)的UV激光侧面写入技术,使光纤光栅的制作技术实现了突破性进展。
1993年,K.O.Hill等人利用紫外激光通过相位模板后的+1级衍射光相干形成的周期性明暗条纹对光纤曝光,制作光纤光栅,提出了相位掩模成栅技术。
同年,P.J.Lemaire等人提出了一种简单而有效的光纤敏化技术。
自此光纤光栅器件逐步走向实用化,也在世界各地掀起了光纤光栅技术及其应用的研究热潮。
2、光纤光栅传感系统的优势同传统的电传感器相比,光纤光栅传感器在传感网络应用中具有非常明显的技术优势:(1)可靠性好、稳定性高。
(2)传感部分是全光纤结构,没有任何电压、电流信号,防静电、无火花、耐腐蚀。
(3)测量精度高、不受强电磁信号影响。
(4)单路光纤上可以串联成多个光纤传感器,测量点数多,传输距离远。
(5)支持无人值守监测站应用。
(6)系统集成度高,可与局域网、广域网以及MIS系统方便连接,方便管理。
(7分布式测量,耐久性好。
(8)实时性好,24小时不断监测,不受人为因素的影响,将人为事故降至最低。
3、光纤光栅-基本分类3.1光纤光栅按其空间周期和折射率系数分布特性可分为:①均匀周期光纤布喇格光栅②啁啾光栅③闪耀光栅④长周期光栅⑤相移光栅。
此外还有Tapered光纤光栅,取样光纤光栅、Tophat光栅、超结构光栅等。
3.2根据光纤光栅的成栅机理来分可分为三种:Ⅰ型、ⅡA型和Ⅱ型。
①Ⅰ型光栅:即最常见的光栅,可成栅在任何类型的光敏光纤上②ⅡA型光栅:成栅于高掺锗(15%mol)光敏光纤或硼锗共掺光敏光纤上,曝光时间较长。
成栅机理于Ⅰ型不同。
③Ⅱ型光栅:由单个高能量光脉冲(大于0.5J/cm2)曝光形成。
原理光栅测量的基本原理4、光纤光栅传感器的工作原理我们知道,光栅的Bragg波长lB由下式决定:lB=2nL式中,n—芯模有效折射率;L—光栅周期。
当光纤光栅所处环境的温度、应力、应变或其它物理量发生变化时,光栅的周期或纤芯折射率将发生变化,从而使反射光的波长发生变化,通过测量物理量变化前后反射光波长的变化,就可以获得待测物理量的变化情况。
如利用磁场诱导的左右旋极化波的折射率变化不同,可实现对磁场的直接测量。
4.1、啁啾光纤光栅传感器的工作原理上面介绍的光栅传感器系统,光栅的几何结构是均匀的,对单参数的定点测量很有效,但在需要同时测量应变和温度或者测量应变或温度沿光栅长度的分布时就显得力不从心。
此时,采用啁啾光纤光栅传感器就就是一个不错的选择。
啁啾光纤光栅传感器的工作原理图啁啾光纤光栅由于其优异的色散补偿能力而应用在高比特远程通信系统中。
与光纤Bragg 光栅传感器的工作原理基本相同,在外界物理量的作用下,啁啾光纤光栅除了DlB的变化外,光谱的展宽也会发生变化。
这种传感器在应变和温度均存在的场合是非常有用的。
由于应变的影响,啁啾光纤光栅反射信号会拓宽,峰值波长也会发生位移,而温度的变化则由于折射率的温度依赖性(dn/dT),仅会影响重心的位置。
因此通过同时测量光谱位移和展宽,就可以同时测量应变和温度。
4.2 长周期光纤光栅(LPG)传感器的工作原理长周期光纤光栅(LPG)的周期一般认为有数百微米,它在特定的波长上可把纤芯的光耦合进包层,其公式如下:li=(n0-niclad)·L (2)式中,n0—纤芯的折射率;niclad—i阶轴对称包层模的有效折射率。
LPG在给定波长上共振带的响应通常有不同的幅度,因而适用于构建多参数传感器。
光纤光栅传感器根据应用又可分为光纤光栅应变传感器、温度传感器、加速度(1)光纤光栅应变传感器此种传感器是在工程领域中应用最广泛,技术最成熟的光纤传感器。
应变直接影响光纤光栅的波长漂移,在工作环境较好或是待测结构要求精小传感器的情况下,人们将裸光纤光栅作为应变传感器直接粘贴在待测结构的表面或者是埋设在结构的内部。
由于光纤光栅比较脆弱,在恶劣工作环境中非常容易破坏,因而需要对其进行封装后才能使用。
(2)光纤光栅温度传感器基于光纤光栅技术的温度传感器,采用波长编码技术,消除了光源功率波动及系统损耗的影响,适用于长期监测;而且多个光纤光栅组成的温度传感系统,采用一根光缆,可实现准分布式测量。
温度也是直接影响光纤光栅波长变化的因素,人们常常直接将裸光纤光栅作为温度传感器直接应用。
(3)光纤光栅位移传感器光纤光栅位移传感器研究都是通过测量悬臂梁表面的应变,然后通过计算求得悬臂梁垂直变形,即悬臂梁端部垂直位移。
这种“位移传感器”不是真正意思上的位移传感器,目前这种传感器在实际工程已取得了应用,国内亦具有商品化产品。
(4)光纤光栅加速度计:加速度传感器由两个矩形梁和一个质量块组成,质量块通过点接触焊接在两平行梁中间,光纤光栅贴在第二个矩形梁的下表面。
在传感器受到振动时,在惯性力的作用下,质量块带动两个矩形梁振动使其产生应变,传递给光纤光栅引起波长移动。
(5)光纤光栅压力传感器对拉力或压力的监测也是监测的一部分重要内容,如桥梁结构的拉索的整体索力、高纬度海洋平台的冰压力,以及道路的土壤压力,水压力等。
哈工大欧进萍等人相继开发出了光纤光栅拉索压力环和光纤光栅冰压力传感器,英国海军研究中心开发了光纤光栅土壤压力传感器,用以监测公路内部的荷载情况。
4.3光纤光栅的核心技术是光纤光栅传感网络光纤光栅传感网络是集信号传感和传输双重作用于一体的网络结构形式,多个传感器需要按照一定的网络拓扑结构组合在一起,并通过同一个光电终端来控制和协调工作,从而实现多个传感信号的探测、识别和解调的功能。
典型的光纤光栅传感网络结构如图所示,其基本功能部分可概括为:光发射和接收终端,传输线路,传感器阵列和信号处理系统四个部分。
从宽谱光源或者连续扫描激光器出射的光经由光耦合器或光开关后分别到达相应通道的光纤光栅传感器阵列。
由于光纤光栅是以波长编码的方式实现传感测量,因此在传感网络中可以采用光开关切换各个通道,互相并无串扰。
各个通道可以采用相同波长的光纤光栅传感器阵列,从而有效的利用了频带资源。
各传感器反射回来的波长信号经过耦合器和可调谐扫描滤波器后被光电探测器接收。
当传感器阵列中某个传感器所处的环境(如温度场、应变场等)发生改变时,该传感器的中心波长就会发生漂移(一般为线性变化);这种波长的微小漂移被探测、采样并将采样数据送到信号处理模块进行计算分析,从而得到传感器的相关参量和相应的温度或应力的测量结果。
用于信号解调的光源、滤波器、探测器和信号处理与控制模块以及其它的相关光路元件通常集成在一个设备里,称做光纤光栅传感网络分析仪。
5、光纤光栅传感器的应用光纤光栅传感系统应用十分广泛,并且特别适合于恶劣或特殊的环境中。
它的主要应用范围如下:1、民用工程:如桥梁、大坝、岸堤、大型钢结构、建筑等的健康安全(比如对桥梁的变形、温度、载荷、使用寿命、结构损伤等)监控,2、航空航天工业:如飞机上压力、温度、振动、燃料液位等指标的监测。
3、船舶航运业:如船舶的损伤评估及早期报警4、石油化学工业:光纤光栅本质安全,特别适合于石化厂、油田中的温度、液位等的监控5、核工业中的应用:监视废料站的情况,监测反应堆建筑的情况等6、电力工业中的应用:电线的载重量、变压器绕线的温度、大电流等都可利用光纤光栅传感器测量。
7、球动力学中的应用在地震检测等地球动力学领域中:主要是在岩石变形、垂直震波的检测以及作为地形检波器和光学地震仪使用等方面。
8、在医学中的应用:医学中用的传感器多为电子传感器,它对许多内科手术是不适用的,尤其是在高微波(辐射)频率、超声波场或激光辐射的过高热治疗中。
由于电子传感器中的金属导体很容易受电流、电压等电磁场的干扰而引起传感头或肿瘤周围的热效应,这样会导致错误读数。
近年来,使用高频电流、微波辐射和激光进行热疗以代替外科手术越来越受到医学界的关注,而且传感器的小尺寸在医学应用中是非常重要的,因为小的尺寸对人体组织的伤害较小,而光纤光栅传感器正是目前为止能够做到的最小的传2011年10月28日星期五参考文献:[1]金秀梅.光纤光栅传感测试关键技术研究及其在预应力筋中的应用[D].2006.[2]张昕明余有龙朱勇.光纤光栅传感系统信号解调技术[J].光电子技术与信息,2002,15(4):17—20[3]余有龙谭华耀锺永康.基于干涉解调技术的光纤光栅传感系统[J].光学学报,2001,2l(8):987—989[4]张向东李育林王卫平等.传感用光纤光栅写入技术的研究和发展田[J].激光技术,2004,28(5):506—509,520[5]廖延彪.光纤光学[M].北京:清华大学出版社,2000[6]李志全黄丽娟王莉等.不同折射率调制的光纤光栅的特性及其应用[J].光学技术,2003,29(6):730~734。