FBG温度传感器(简单设计)

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基于LabVIEW的FBG温度传感器数据采集系统设计

LZ L泉 , , P T
行处理, 该数据处理通过调用L I AVE W的CF L 处理程序, V 在 C中编译成 DL L 格式的文件, 等待调用.然后, a IW程序中, 在Lb E V 用 CF L 节点调用该D L L 文件, 按照提示设置好对应的输人参
现了F G传感器实时数据采集和数据处理. B
1 B F G温度传感器原理
的领域中, 尤其是油气井下等恶劣的测量环境中[' '〕一.
虚拟仪器(i a i tm n, vt l r et I技术是近几年发展起 r nu u s V)
来的一门新型仪器技术, 提出了" 软件即仪器" 的仪器设计
传感器与微系统
第2卷 5
因此, 检测到波长的变化量, 就可以求出温度的大小, 该过程称之为解调.
串口初始化和串口通信, 数据采集控制与处理, 数据显示
3 个模块组成.
实验中, 解调方法是可调谐F 腔法, 采用的 - P 实验原理
如图1 [. 带发出光离器所示[ 从宽光源的经隔传送到FG s 3 B
A sat A i ap ah h r lie a u i n t bs o vt l r et tdc , bt c; eg pr c ot e -m dt c it s e a d i aitmn iir ue r dsn o f at a q si y m e n u n u e a o s r s s o d n wi u s fe Ba g tg(B ) s nto f t pru mnon tm et qi ad c h h t i r g ri F G s o e r o e e te irg e h u k e t c s h b r g n e e a e r k m a r o ti o t c n x n w r e a r u e et Te t idsnd h s en t pnie F G pru s s , ii ao e im n . s e s i e w c i rg rc l o B t e te o ad s q r s h y m eg s i o d i h i p f e a r e r n t l t n e m n s c tld p c s 场 LbIW f a . m a r et FG s s h l o t w t o rl ad e e noe n r s d aVE st r Te s e nw h s o it a ro s t i o ow e h e u m i B e r n b ar h h t t n e y o a cn sii f t ne ot r lie a u i n F G s . a b ase o h e f e -m dt c it f B s o e fd e d h at a q si o t r e a o r e r n Ky d: r g i (B ) t pru s s ; a ui n e w rs feBa g tg FG ;e e te o dt c ii o i r rn b g a m ar e r a q so n a t

绝缘子保护的FBG温度传感器研究

４８
传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１３年第３２卷第７期
绝缘子保护的ＦＢＧ温度传感器研究
李英娜，徐树振，田雷，李川，张旭，赵振刚
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｉｃｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｌｏｎｇｔｅｒｍｅｘｐｏｓｕｒｅ
பைடு நூலகம்
ｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ．ＡｉｆｂｅｒＢｒａｇｇｒａｇｔｉｎｇ（ＦＢＧ）ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｐｒｏｔｅｃｔｅｄｂｙｉｎｓｕｌａｔｏｒｓｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔ
ｔｈｅｃｏｍｍｏｎｈｅａｔｉｎｇｐａＩｔｓｏｆｅｌｅｃｔｉｃｒａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｏｕｔｅｒｓｕｆｒａｃｅｏｆｔｈｅｉｆｂｅｒｉｓｃｏａｔｅｄｗｉｔｈｓｉｎｇｌｅ — ｏｒｍｕｈｉ — ｃｈｉｐ
ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎｒｕｂｂｅｒｍａｔｅｒｉ１．ａａｎｄｔｈｅｓｅｎｓｏｒｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙＲＴＶｓｉｌｉｃｏｎｒｕｂｂｅｒｍａｔｅｒｉｌａｆｏｒｍｉｎｇｏｎｅ

FBG可变灵敏度压力传感器设计

ｆｉｌｍｓｈｅｅｔａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｒｈｏｕｓｉｎｇ．Ｐｒｅｓｓｕｒｅｆｒｏｍｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｅｎｓｏｒｐｒｏｂｅｉｓｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｆｉｌｍｓｈｅｅｔｔｏｂａｒｅｇｒａｔｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｆｉｌｍｓｈｅｅｔｉｓｃｈａｎｇｅｄｂｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｓｗｉｔｃｈｉｎｇｖａｌｖｅＳＯａｓｔｏｃｈａｎｇｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｓｅｎｓｏｒ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｎｆｉｌｍｓｈｅｅｔｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ｒｅｓｕｈｓｉｎｉｔｓｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｄｅｓｉｇｎｏｆｖａｒｉａｂｌｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒｕｓｉｎｇ
ＦＢＧ
ＬＩＫａｉ一，ＺＨＡＯＺｈｅｎ．ｇａｎｇ，ＬＩＹｉｎｇ．ｎａ，ＣＡＩＣｈｅｎ，ＰＥＮＧＱｉｎｇ－ｊｕｎ，ＬｉＣｈｕａｎ
（１．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｆｉｌｍｓｈｅｅｔｉｓｉｍｍ，ａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｒａｄｉｕｓｉｓａｄｊｕｓｔｅｄｔＯ１０ｃｍ，９ｃｎｌａｎｄ８ｃｍ，ｔｈｅ
ｍａｘｉｍｕｍｄｅ￣ｒｍａｔｉｏｎｏｃｃｕｒｓａｔｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｆｉｌｍｓｈｅｅｔｕｎｄｅｒｔｈｅ０．１ＭＰａｓｕｒｆａｃｅｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｆｉｌｍｓｈｅｅｔｉｓ３．８７５ｍｍ，２．５６１ｍｍａｎｄ１．５７９ｍｍ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｂａｒｅｇｒａｔｉｎｇｉｓｆｉｘｅｄ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓａｒｅ３８．４４ｍｍ／ＭＰａ，２５．６２ｍｍ／Ｍｐａａｎｄ１５．７９ｍｍ／ＭＰａ，ＳＯｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉＳａｃｈｉｅｖｅｄ．

FBG传感器应用及设计实例

FBG传感器应用及设计实例FBG（Fiber Bragg Grating）传感器是一种基于光纤布拉格光栅原理设计的光纤传感器。

光纤布拉格光栅是通过在光纤内部引入一定的折射率改变周期性的折射率变化结构，形成的一种反射光栅。

FBG传感器利用光纤布拉格光栅的特性，可以对环境中的温度、应变等物理量进行测量。

FBG传感器具有体积小、抗干扰能力强、测量范围广等优点，因此被广泛应用于各个领域。

以下是几个FBG传感器的应用及设计实例：1.建筑结构监测：FBG传感器可以用来监测建筑结构的应变情况。

通过将多个FBG传感器布置在建筑结构上，可以实时监测结构的应变情况，及时发现结构的变形、开裂等问题，提前采取修复措施，保证建筑结构的安全性。

2.油气管道监测：FBG传感器可以用来监测油气管道的变形和温度变化。

将FBG传感器安装在油气管道上，可以实时监测管道的应变和温度变化，及时发现管道的变形、破损等问题，避免事故的发生。

3.地下水监测：FBG传感器可以用来监测地下水位的变化。

将FBG传感器固定在井口或地下水管道中，通过测量光纤的折射率变化来判断地下水位的变化情况。

这对于地下水资源的合理利用和保护具有重要意义。

4.航天器结构监测：FBG传感器可以用来监测航天器的结构应变情况。

将FBG传感器布置在航天器的关键结构上，可以实时监测结构的应变情况，判断航天器的工作状态是否正常，及时发现结构的变形和疲劳损伤，提高航天器的运行安全性。

5.生物医学应用：FBG传感器可以用于生物医学领域中的温度、压力和拉伸等参数的测量。

例如，可以将FBG传感器固定在医用器械上，实时测量医用器械的温度和应变情况，确保医疗操作的安全性。

以上是几个FBG传感器的应用及设计实例。

随着光纤技术的不断发展，FBG传感器将在更多的领域发挥更大的作用，为人们的生活和工作带来更多便利和安全。

FBG温度传感器

FBG温度传感器引言：随着科技的不断发展，温度传感器的应用范围越来越广泛。

传统的温度传感器基于热电效应、电阻变化等原理进行测量，但这些传感器存在灵敏度低、响应时间长、易受干扰等问题。

FBG（Fiber Bragg Grating）技术作为一种新型的传感器技术，具有优良的温度测量性能，被广泛应用于工业生产、交通运输、医疗健康等领域。

FBG温度传感器是基于光纤光栅的原理来实现温度测量的。

光纤光栅是一种通过在光纤内加入一定周期的折射率变化来产生反射光的结构，它对光波的波长具有高度选择性。

当光波波长与光栅周期相匹配时，光波会被光栅反射回来。

而当温度发生变化时，光栅的周期也会发生变化，进而改变反射光的波长。

通过测量反射光的波长变化，即可得到温度的变化。

1.光纤光栅的制备：选择合适的光纤材料和掺杂剂，以及适当的光栅周期，进行光纤光栅的制备。

一种常用的方法是利用紫外脉冲激光通过两光束干涉形成周期性的折射率分布，从而实现光纤光栅的制备。

制备完成后，将光纤固定在测量物体上，使其与要测温度的物体接触。

光纤光栅的长度和固定方式需要根据具体应用来确定。

2.光谱分析系统的搭建：制备好的光纤光栅需要连接到光谱分析系统中进行波长变化的测量。

光谱分析系统通常由光源、光栅衍射器、光电探测器等组成。

光源发出的光经过光栅衍射，产生不同波长的光束，然后经过光纤光栅反射回来，最终被光电探测器接收。

光电探测器会将接收到的光信号转化为电信号，并通过数据处理单元进行分析和记录。

根据反射光的波长变化，可以得到相应的温度变化。

3.温度测量精度的提升：为了提高温度测量的精度，可以采取一些措施，如增加光栅的反射次数、提高光栅的稳定性等。

同时，还可以在光谱分析系统上添加温度补偿装置，用于对温度的影响进行补偿，以提高温度测量的准确性。

结论：FBG温度传感器基于光纤光栅的原理，具有灵敏度高、响应时间快、抗干扰性强等优点。

通过合理的光纤光栅制备和光谱分析系统的搭建，可以实现简单而高效的温度测量。

一种基于FBG的超高温传感器[发明专利]

专利名称：一种基于FBG的超高温传感器
专利类型：发明专利
发明人：祝连庆,丁旭东,张钰民,董明利,娄小平,孙广开,何巍申请号：CN201711431759.5
申请日：20171226
公开号：CN108151909A
公开日：
20180612
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于FBG的超高温传感器，包括碳‑碳复合材料基座，碳‑碳复合材料基座的顶部通过第一耐高温陶瓷胶块固定连接有不锈钢管，不锈钢管的内部设置有光纤，不锈钢管的内部还固定连接有光栅，光纤的两端均贯穿光栅且延伸至光栅的外部，光纤位于不锈钢管外部的一端固定连接有APC光纤接头，不锈钢管的顶部且与光栅相对应的位置开设有小孔，涉及光纤传感技术领域。

该基于FBG的超高温传感器，能够实现大范围及超高温度的测量；使用能够承受1000℃超高温的飞秒激光器刻写的Ⅱ型光纤光栅，与一般的光纤光栅温度传感器相比，本发明传感器具有测温范围大、耐超高温、克服温度应变交叉敏感性、可远程监控等优点。

申请人：北京信息科技大学
地址：100085 北京市海淀区清河小营东路12号北京信息科技大学光电学院
国籍：CN
代理机构：北京律恒立业知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
更多信息请下载全文后查看。

FBG光栅光纤温度传感器

光纤光栅传感器结构示意图
传统的电学传感器相比：光波不产生也不受电磁干扰, 易被各种光探测器件接收,可方便地进行光电或电光转换; 光纤的工作频带宽,动态范围大,适合于遥测遥控,是一种优良的低损耗传输线; 光纤本身不带电,体积小,重量轻,易弯曲,抗辐射和抗腐蚀性能好, 适合于易燃、易爆、强腐蚀性等恶劣环境下使用。
利用光纤布拉格光栅传感系统复用能力强,重量轻,体积小等优点,埋入监测材料中可以方便地实现准分布式测量,因而是最有希望的智能传感网络技术。用波长为７８０ｎｍ的飞秒激光脉冲在刻写有光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）的单模光纤（ＳＭＦ）包层上加工槽状微结构，通过磁控溅射的方法在其表面沉积温敏薄膜，从而制备一种光纤温度传感探头裸光纤环状微结构镀膜后的环状微结构
膜厚约４．５μｍ。节距为８０μｍ的环状微结构光纤镀膜后的扫描电镜（ＳＥＭ）图像
光纤光P)混合检测
宽带光源
耦合器
Bragg光纤光栅
光学滤波器
光电探测器
A/ D
数据处理电路
显示器
相关参考文献
基于光纤布拉格光栅的光纤温度传感器 Optical fiber temperature sensor based on fiber Bragg grating
光纤光栅温度传感器应用领域
Fiber Bragg grating sensor development history 1978年 K. O. Hill 及其同事在掺锗石英光纤效率很低且灵活中发现光纤的光性差敏性,并采用驻波法制成世界上第一只光纤光栅紫外激光所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光首次报导光纤光栅用于传感刻写方法效率高, 且灵活性好,可以刻写不同周期的光纤光栅光纤光栅传感系统开始实际应用

用于高压电器温度监测的FBG传感系统

用于高压电器温度监测的FBG传感系统¹钱祥忠,王学雷(温州大学物理与电子信息学院,温州325035)摘要:根据光纤光栅的反射光波长对温度变化敏感的特性,提出了用于高压电器温度监测的布拉格光纤光栅(fiber Brag g gr ating,F BG)传感系统。

该系统由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成。

利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度。

系统能实现对多点进行温度实时测量。

对高压开关柜进行了现场测试,测量误差在±0.3℃以内。

关键词:高压电器;温度监测;光纤光栅;温度传感器中图分类号:T M247 文献标识码:A 文章编号:1003-8930(2007)05-0049-03FBG Based Sensing System for Temperature Monitoringof the High Voltage ApparatusQIAN Xiang-zhong,WANG Xue-lei(School of Phy sics and Electronic Info rmation,Wenzhou University,Wenzho u325035,China)Abstract:Accor ding to the sensitiv ity o f t he r eflection w av eleng th o f fiber Br ag g g rating(F BG)to the temper ature changing,a desig n of F BG based sensing sy st em for temper ature m onito ring o f the hig h vo lt age appa ratus is presented.T he sy st em consists of br oa dband source,fiber g ra ting senso r,t unable filter, photo electr ic conver sio n circuit,transmissio n fiber and sy stem sofw ar e.Considering the linear ity between the r eflection wav eleng th and the temper atur e,the temperatur e can be o btained r eal-time w it h t he w avelength measured.Besides,the system can accomplish m ultiple-point measur ing.F ield test to hig h vo ltage sw itchg ear show s that the measuring er ro r is w it hin0.3℃。

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FBG温度传感器——波长调制
1、基本原理
短周期光纤光栅又称为光纤布拉格光栅（FBG）是一种典型的波长调制型光纤传感器这种传感器能根据环境温度以及/或者应变的变化来改变其反射的光波的波长。

其结构如图所示
基于光纤光栅传感器的传感过程是通过外界参量对布拉格中心波长λB的调制来获取传感
信号，其数学表达式为错误！未找到引用源。

=2n eff A
错误！未找到引用源。

为Bragg波长，A为光栅周期，n为光纤模式的有效折射率。

引起光栅布拉格波长飘移的外界因素如温度、应力等会引起光栅周期A 和纤芯有效折射率的改变。

其中光纤布拉格光栅反射波长随应变和温度的变化可以近似地用方程
其中Δλ是反射波长的变化而λo 为初始的反射波长。

2、传感器结构设计
FBG温度传感器的基本构造如下图所示
光纤温度监测系统主要由光纤光栅传感器、传输信号用的光纤和光纤光栅解调器组成。

光纤光栅解调器用于对光纤光栅传感器的信号检测和数据处理，以获得测量结果，传输光纤用于传输光信号，光纤光栅传感器则主要用于反射随温度变化中心波长的窄带光，光纤光栅反射波长的移动与温度的变化成线性关系，通过解调器测量光纤光栅反射波长的移动,便可确定环境温度T。

由于光纤布拉格光栅周期和纤芯的有效折射率会同时受到应变和温度变化的影响。

当进行温度测量的时候，光纤布拉格光栅必须保持在完全不受应变影响的条件下。

即需要对光纤光栅传感部分进行封装，保证传感部分不受到外界应力的影响。