光纤光栅温度补偿技术研究

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光纤Bragg光栅电流传感器的温度补偿研究

Ａｂｔｃ：ＡｎｖｌｂｒＢａｇｇａｎ（ＢｓｒｔｏｅｆｅｒｇｒｔｇＦＧ）ｆｒｅｃｒｎｓｎｏｏｆｕａｏａｅｎＧｒｓｎｅ．ａｉｉｏｌｇｕｒｔｅｓｒｎｇｒｔｎｂｓｄｏＭＭｉｐｅｅｔｒａｅｃｉｉｓｄ
Ａｔｍｐｒｔｒｏｅｓｔｎｓｈｍｅｉｄｓｇｅ．ｈｘｅｉｎａｒｓｌｈｗａｎｔｅｒｎｅｏ９ｅｅａｕｅｃｍｐｎａｉｃｅｓｅｉｎｄＴｅｅｐｒｍｅｔｌｅｕｔｓｏｔｔｉｈａｇｆ０￣０℃ ．ｅｏｓｈｔｈ
ＲｅｅｒｈｏｅｐｅａｕｅｃｍｐｎａｉｎｏｓａｃｎｔｍｒｔｒｏｅｓｔｏｆｉｅａｇｇａｉｕｒｎｅｓｒｆｂｒＢｒｇｒｔｎｇｃｒｅｔｓｎｏ
ＴＡｉｇＱＡｎ — ｎＩＮＪｎ，ＵＮＷａｇｍｉ，ＷＡＧＨ，ＩＮｉｉｇＮｕＪＧＢ— ａＡｑｎ
（西北工业大学理学院陕西省光信息技术重点实验室教育部空间应用物理与化学重点实验室。陕西西安７０７）１０２摘要：在基于超磁致伸缩材料Ｔ ¨。ｙＦｂＤ。ｅ。的光纤Ｂａｇｒｇ光栅（Ｂ大电流传感器的种温度补偿的方案，决了ＦＧ的温度一变交叉敏感问题，高了传感器解Ｂ应提的精度。实验结果表明：０９ ℃的温度变化范围内，感器的Ｂａｇ在－０该传ｒ波长差与电流变化具有较好的ｇ
Ｋｅｏｄ：ｆｅｒｇｒｔｇ（Ｂ；ｃｒｎｅｓｒｍａｎｔｔｃｖｆｃ；ｔｐｒｔｅｃｍｐｎａｏ；ｒ— ｙｗｒｓｉｒａｇｇａｉＦＧ）ｕｒｔｎｏ；ｇｅｓｉｉｅｅｅｔｅｅａｒｏｅｓｔｎｅｂＢｎｅｓｏｒｔｆｍｕｉ

光纤光栅应变传感器实测状态下温度补偿值修正方式

光纤光栅应变传感器实测状态下温度补偿值修正方式
在光纤光栅应变传感器实测状态下，温度补偿值可以通过以下方式进行修正：
1. 温度校准：在实测状态下，将传感器暴露在不同温度下，并记录相应的传感器输出值。

通过比较不同温度下的输出值和已知温度的差异，可以建立温度校准曲线。

根据温度校准曲线，可以将实际测量得到的传感器输出值与温度之间建立关联，从而实现温度补偿。

2. 温度补偿算法：基于已有的温度校准曲线，可以开发相应的温度补偿算法。

通过输入实际测量得到的传感器输出值和当前温度，温度补偿算法可以对输出值进行修正，以消除温度对传感器测量的影响。

3. 温度传感器组合：将光栅应变传感器与温度传感器组合在一起，通过同时测量光栅应变和温度，可以实时获取温度信息。

温度传感器的输出值可以作为温度补偿值，用于修正光栅应变传感器的输出值。

需要注意的是，光纤光栅应变传感器在实测状态下的温度补偿值修正方式，可能因具体应用场景和传感器类型而有所不同。

上述提到的方法仅为一般性的参考，具体的温度补偿值修正方式需要根据实际情况进行选择和实施。

光纤光栅温度补偿技术研究

据这一原则，光纤光栅斜向粘在等腰三将
光栅组成双传感器测量温度和压力。光纤光栅与其他类型传感器。ＦｅＣｍａ ’ 角形梁的侧面＿等。３ｌ热膨胀系数，示光栅周期随温度的变化表ｄｚＶｌｉｉｏｌ利用硬件补偿温度需要寻找弹性元件ｎｅ－ａｄｖｅｓ等人利用热致变色材料测１ａ，＾率， ‘ ；ａ亏一光纤光栅的热光系数，具有特殊的应变区域，者人为制作具有量温度和光纤光栅组成双传感器系统。Ｔ．Ｓ或
ＣＨＮ０Ｌ０ＧＹＮＦＯＲＭＡＴ１ＮＩ０
光纤光栅温度补偿技术研究①
工程技术
邵军 ¨ 李武姜涛刘君华（．１西安石油大学理学院西安７０５２中国石油集团测井有限公司塔里木事业部新疆库尔勒８１Ｏ；１６；．０４１０３中国石油长城钻探工程公司苏里格气田项目部辽宁盘锦１４１；４西安交通大学电气学院西安７０９．０２０．１４）０
量时，需要补偿温度影响。何补偿温就如度的影响一直是科研人员潜心研究的问
题。
２．１测量峰值波长差１．
量原理的限制。
将两个棚同光纤光栅布置在梁上下表面相的位置，成差动结构，量两个光统形测
摘要：纤光栅同时敏感温度和应变。光因此，在测量与应变相关的物理量时，需要补偿温度的影响。本文综述目前用于／１，偿的算法。ｔ）．Ｆｉ这些算法包括需要建立输入输出解析表达式的回归分析法和不需要建立解析表达式的机器学＞－７法。这些方法都可以实现温度补偿，但是，相比之下，器学习法更为灵活，便，光纤传感领域具有一定的应用前景。机方在关键词：光纤光栅温度补偿传感器机器学习法中图分类号：２ＴＰ１２文献标识码：Ａ文章编号：７－３９（０１ｌ（）０４０１２１２１）Ｏａ一０３－２６７光纤光栅是一种新型光无源器件，

光纤光栅应变传感器的温度补偿

维普资讯
第３７卷第２期
２００７年３月
东南大学学报（自然科学版）
ＪＵＲＡＬＯＦＳＴＥＴＵＮＶＲＳＴ（ｔｒｌｃｎｅＥｉｏ）ＯＮＯＵＨＡＳＩＥＩＹＮａａＳｉｃｄｔｎｕｅｉ
根据其测量范围还可分为点式光纤传感器积分式光纤传感器分布式光纤传感器3从传感器能实现测量的变量而言又可以分为温度传感器应变传感器位移传感器速度传感器钢筋腐蚀传感器与混凝土碳化传感器光纤光栅则是一种传感型点式传感器能够进行温度应变测量已经在桥梁水利建筑上得到广泛应用光纤光栅传感器是裸光栅经钢套筒封装保护后形成的
ｓｅｅｈｒｌｏｍｐｒｕｅｃｍｐｎａｏｎｅｐｏｅｔｆｏｓｕｔｎｄｒｇｓａａ— ｌｖ．Ｔｅｆｍｕａｆｅｅａｒｏｅｓｔｎａｄｔｒｊｃｏｎｔｃｉｕｎｔｉｍｅｓｅｏｔｔｉｈｃｒｏｉｒｎ
ＡｂｔａｔｎｏｄｒｔｌｃｔｔｅｔｍｐｒｔｒｏｅａｉｎｍｅｈｄｏｆｔｅｆｂｒＢｒｇｒｔｔａｎｓｒｃ：Ｉｒｅｏｅｉｉｈｅｅａｕｅｃｍｐｎｓｔｏｔｏｈｅａｇｇａｉｓｒｉｉｎｇｓｎｏｎａｕａｅｎｓｅｌｓｅｖｅｓｒｅｃｐｓｌｔｄｉｔｅｌｅｅ，ｂａｅｎｔｅｍｉｒｓｒｃｕｒｆｔｅｅｃｐｕａｅｅｏｓｄｏｈｃｏｔｕｔｅｏｎａｓｌｔｄｓｎｓｒ，ｔｅｃｒｅｈｈｏ — ｌｔｏｑａｉｎｅｗｅｎａｉｎｅｕｔｏｂｔｅｗａｅｅｇｈｈａｇｈｓｎｏ，ｅｖｒｎｎａｔｍｐｒｔｅｎｓａｎｖｌｎｔｃｎｅｏｆｔｅｅｓｒｎｉｏｍｅｔｌｅｅａｕｒａｄｔｉｒｃａｇｅｉｄｃｄｂｓｎｔｅｉｔｒａｉｌｍｅｈｎｃｌｍｅｈａｉｍｔｅａｇｇａｉｇａｄｇｉｅｈｎｓｅｕｅｙｕｉｇｈｎｅｆｃａｃａｉａｃｎｓｂｅｗｅｎＢｒｇｒｔｎｕｄｎ

光纤光栅应变传感器的温度补偿及其工程应用

光纤光栅传感器的传感原理 … 是：当光纤光栅周围的应变、温度或其他待测物理量发生变化时，会引将起纤芯折射率或光栅周期发生变化，而引起光纤光进栅的中心波长产生变化，过对光栅中心波长变化量通的测量，可间接获得待测物理量的变化情况。即
（）１通过采用 “ 载预压 ” 预先让便梁受力，卸法使便梁支点沉降稳定，于确保线路的安全起到很好的对
耐高温等，且粘贴或埋入到结构中不会对其性能造并成明显影响，因此广泛应用于工程结构的应变、温度等物理量的监测或检测中。但在对实际结构的监测之
中，于光纤光栅的中心波长对温度与应变均敏由
顶进结束后前面方向偏差１ｍ，低偏差５ｃ高
＋０ｃ，误差允许范围之内。１ｍ在
５结论
定抑制扎头的作用。
参考文献：
［］冯生华，孚珩．市地道顶入法施工［．京：国建筑工业１张城Ｍ］北中出版社，９２１８．［］刘２辉．重载铁路下顶进框构涵的施工技术［］铁道建筑，在Ｊ．
当光纤光栅在自由状态下仅受温度作用时，度温
顶进应贯彻 “ 挖、顶、测、纠 ” 原则，一顶少慢勤勤的每

光纤Bragg光栅温度补偿方法的研究

ａａｙｅｎｄｔｉ．ｎｌｚｄｉｅａｌ
Ｋｅｒｓ；ｆｅｒｇｒｔｎ（ＢＧ）ｒｓｅｓｔｉｙｗｏｄｉｒＢａｇｇａｉｇＦｂ；ｃｏｓｓｎｉｖｔｉｙ；ｔｍｐｒｔｒｏｅｓｔｎｅｅａｕｅｃｍｐｎａｉｏ
ｗｈｃｉｉｈｐｌａｉｎＯｈｉｈｌｔｔｅａｐｉｔｏｆｔｅＦＢＧａｕｉｇｔｃｎｑｅＴｈａｉｈｏｙｏｅｅａｕｅｍｓｃｍｅｓｒｎｅｈｉｕ．ｅｂｓｃｔｅｒｆｔｍｐｒｔｒｃｍｐｎａｉｎｏｉｅａｇｇａｉｇｓｐｅｅｔｄｏｅｓｔｏｆｆｒＢｒｇｒｔｓｉｒｓｎｅ．Ｓｖｒｌｏｕｉｎｂｕｏｒｅｓｔｍｐｒｔｒｂｎｅｅａｌｔｓａｏｔｗｅｌｓｅｅａｕｅｓｏｐ
分析了每种方法的优缺点。
关键词：光纤布喇格光栅；交叉敏感；温度补偿中图分类号：Ｐ１Ｔ２２文献标识码：Ａ文章编号：０５４８（０６０—０８０１０—８Ｘ２０）１０４—５
ＴｍｐｒｔｒｍｐｎａｉｎｆｒＦｉｅａｇＧｒｔｎｓｅｅａｕｅＣｏｅｓｔｏｂｒＢｒｇａｉｇｏ
是被测量对波长进行绝对编码，不受光路中功率波
引言
近年来，光纤光栅的制作技术日益成熟，关光有
动（如光源功率波动、光纤微弯和连接器等造成的光能损耗）的影响，测量精度高然而，光纤Ｂａｇ光栅ｒｇ的中心波长会随温度的变化而发生漂移，当温度由

光纤布拉格光栅温度补偿研究

光纤布拉格光栅温度补偿研究黄勇林1，董兴法1，2，董孝义2（1.苏州科技学院电子系，苏州215011；2.南开大学现代光学研究所，天津300071）提要：提出了一种新颖结构的光纤光栅温度补偿器件，它由两种不同的热膨胀系数的材料组成。

利用该器件实现了光纤光栅的温度补偿。

在-18～50℃温度范围内光栅波长变化0.028nm ，是未补偿光纤光栅的1/23倍。

关键词：光纤光栅；温度补偿；热膨胀系数中图分类号：TN929.11文献标识码：A 文章编号：0253-2743（2005）06-0068-02Study on temperature compensation for fiber Bragg gratingsHUAN Yong -lin 1，DONG Xing-fa 1，2，DONG Xiao-yi 21.Department of Electronics ，University of Science and Technology of Suzhou ，Suzhou ，215011，China ；2.Institute of Modern Optics ，Nankai University ，Tianjin 300071，()ChinaAbstract ：A new device for compensating temperature dependence of fiber Bragg grating based on the use of two materials having different thermal expansion coefficient has been demonstrated.The temperature compensation for fiber Bragg grating is achieved by using the device.The dependence of the Bragg wavelength over a temperature range of -18～50℃is only 0.028nm ，which is 1/23of that of an uncompensated FBG.Key words ：fiber Bragg grating ；temperature compensation ；thermal expansion coefficient.收稿日期：2004-04-05基金项目：江苏省教育厅产业化资助项目（JHB04-014）；江苏省教育厅指导性资助项目（04KJD560167）作者简介：黄勇林（1964-），男，教授，博士，主要从事光纤通信和光纤传感研究。

光纤Bragg光栅应变传感中的温度补偿技术

3本项目为河北省自然科学基金资助项目(E200400417)光纤B ragg 光栅应变传感中的温度补偿技术3张戌社宁辰校(河北科技大学机械电子工程学院,石家庄050054)摘　要　本文对光纤光栅传感中的应变和温度交叉敏感问题进行了讨论,在此基础上提出了采用参考光栅实现光纤光栅应变传感时的温度补偿的基本原理和方法,并通过实验进行了验证。

理论和实验均证明,本文提出的参考光栅温度补偿法原理简单,而且补偿效果好。

关键词　光纤FB G 光栅;温度和应变传感;交叉敏感0　引言光纤布拉格光栅FB G (Fiber Bragg Grating )传感器,比传统的通过光纤本身形变传感的光纤传感器的传感精度有了很大的提高,具有许多其它传感元件无法比拟的优点[1,2]。

但是,由于光纤光栅对温度与应变同时敏感,使得通过测量光纤光栅耦合波长移动无法对温度与应变加以区分,这种交叉敏感效应严重影响着光纤光栅在传感领域的应用。

近年来,国内外学者提出了很多解决温度和应力交叉敏感的方案,并取得了一定的成果[3,4]。

本文采用一种简单易行、成本低廉的温度补偿方法,即利用参考光纤光栅对传感光栅进行补偿,使光纤光栅应变传感达到实用化要求。

1　温度补偿原理由耦合模理论可知,当宽带光在光纤布拉格光栅中传输时,将产生模式耦合,满足布喇格条件式(1)的一个窄带光谱将被反射回来[1-3]λb =2n ef f Λ(1)式中,n ef f 为导模的有效折射率;Λ为光机周期。

由光纤光栅传感原理可知,FB G 波长受温度和应变的双重影响,当FB G 传感器受应变或温度发生改变时,光栅中心反射波长都会产生相应的移动。

当作用Bragg 光栅上的温度、应变同时改变时,将式(1)展开并忽略高次项可得Δλb =(1-P )ε+(α+ξ)ΔT (2)此时,单个光栅无法确定波长的移动由什么参量的改变引起,更无法确定参量的改变量大小。

这就是温度与应变的交叉敏感问题,它直接关系到测试结果的准确性。

FBG及其温度补偿

题目：布拉格光纤光栅传感技术（Fibre Bragg Grating）及其温度补偿技术摘要：在大型土木工程结构如桥梁等的施工控制及监测中, 以前主要采用常规的电类传感测量技术如电阻应变片、钢弦计等。

但电阻应变片发生的零点漂移会使其长期测试的结果严重失真; 钢弦计的灵敏度和稳定性虽然较好, 但因钢弦丝长期处于张紧状态,蠕变因素影响较大。

由于常规的电类传感检测手段普遍存在传感元件寿命短、测量易受环境影响、不能进行分布测量等缺点,因而均难以实现对重大工程结构安全状态的长期监测。

自从用光纤传感器来对桥梁监测进行监测以来, 光纤光栅传感技术FBG已广泛应用在桥梁等重大土木工程的监测中。

FBG 不仅分辨率高，所测的应变位置明确易定，且能使用波分复用技术在一根光纤中串接多个传感器，实现真正意义上的多点线式分布测量。

因此，FBG在很大程度上弥补以上几种传感器的不足，并成为光电传感领域的研究热点。

美国、德国、加拿大和英国等都在致力于FBG 及解调系统的研究。

我国对其的研究相对晚一些，但是也有较大进展。

关键字：Fibre Bragg Grating(FBG)、光纤光栅、温度补偿、大型基础土木工程正文：1.引言工程结构监测领域主要的光纤传感器主要包括光纤Bragg 光栅传感器(FBG)、Brilliouin 光时域反射计(BOTDR)、Fabry-Pérot 空腔传感器(FPI) 及SOFO 点式光纤传感器等。

FPI 和SOFO 分辨率高，但受信号传输和解调技术的限制，布点数量有限，还不能从根本上突破点式测量的局限，比较适用于结构重点部位的监测。

分布式的BOTDR 可对结构进行大范围监测，但分辨率较低，测得应变是所在位置后面一定距离(空间分解率)的平均应变值。

而FBG 不仅分辨率高，所测的应变位置明确易定，且能使用波分复用技术在一根光纤中串接多个传感器，实现真正意义上的多点线式分布测量。

2.FBG——布拉格光纤光栅传感技术原理FBG 的基本原理是当光栅受到拉伸、挤压及热变形时，检测光栅反射信号的变化。

光纤光栅的应变和温度传感特性研究

光纤光栅的应力和温度传感特性研究 (1)一光纤光栅传感器理论基础 (1)1 光纤光栅应力测量 (1)2 光纤光栅温度测量 (2)3 光纤光栅压力测量 (3)二光纤光栅传感器增敏与封装 (3)1 光纤光栅的应力增敏 (4)2 光纤光栅的温度增敏 (4)3 光纤光栅的温度减敏 (5)4 嵌入式敏化与封装 (5)5 粘敷式敏化与封装 (7)三光纤光栅传感器交叉敏感问题及其解决方法 (9)1 参考光纤光栅法 (10)2 双光栅矩阵运算法 (10)3 FBG 与LPFG 混合法 (11)4 不同包层直径熔接法 (12)5 啁啾光栅法 (12)光纤光栅的应力和温度传感特性研究一光纤光栅传感器理论基础1 光纤光栅应力测量由耦合模理论可知，光纤布拉格光栅(FBG)的中心反射波长为：2B eff n λ=Λ (1)式中：eff n 为导模的有效折射率，Λ为光栅的固有周期。

当波长满足布拉格条件式(1)时，入射光将被光纤光栅反射回去。

由公式(1)可知，光纤光栅的中心反射波长B λ随eff n 和Λ的改变而改变。

FBG 对于应力和温度都是很敏感的，应力通过弹光效应和光纤光栅周期Λ的变化来影响B λ，温度则是通过热光效应和热胀效应来影响B λ。

当光纤光栅仅受应力作用时，光纤光栅的折射率和周期发生变化，引起中心反射波长B λ移动，因此有：eff BB effn n λλ∆∆∆Λ=+Λ (2) 式中：eff n ∆为折射率的变化，∆Λ为光栅周期的变化。

光栅产生应力时的折射率变化：()21211112effeff e effn n P P P n μμεε∆=---=-⎡⎤⎣⎦ (3) 式中： ()21211112e eff P n P P μμ=--⎡⎤⎣⎦ (4) ε是轴向应力，μ是纤芯材料的泊松比，11P 、12P 是弹光系数，e P 是有效弹光系数。

假设光纤光栅是绝对均匀的，也就是说，光栅的周期相对变化率和光栅段的物理长度的相对变化率是一致的。

光纤光栅应变传感器温度补偿的解决方案-PPT文档资料

谢谢！
Hale Waihona Puke 矩阵法矩阵法Fig. 2 shows the respective spectra of the sensing FBG under no stress and 1500 N. It is indicated that when the sensor is stressed, the chirp bandwidth increases; meanwhile, the central wavelength moves to short wavelength,
参考光栅法
将两性能相同的光栅置于同一温度场的测量环境中, 以保证温度变化对两光栅的影响相同。其中一个作参考光栅, 封装时使其免受应力作用, 只感测温度的变化。从测量光栅测得的总波长变化量中减去温度引起的波长变化, 便可实现温度补偿。
特殊结构法
将两种包层直径不同而材料相同的光纤按图所示熔接在一起, 这两种光纤在靠近熔接处分别写有中心波长相近的光栅。当光纤光栅所受温度和应变同时改变时, 两光栅表现出相同的温度响应特性, 但应变响应特性不同, 从而实现区分测量。
光纤光栅应变传感器温度补偿解决方案
双波长方案
由于光栅布拉格波长对温度与应变均敏感, 它本身无法区别温度和应变分别引起的波长变化, 导致温度和应变的交叉敏感问题制约其发展。而在进行应变传感测量时, 如何消除温度的影响, 也一直是人们研究的重要内容。在实际应用中, 必须对温度进行补偿。其主要思想是在同一光栅中或一对光栅间形成两个相关联的布拉格中心波长入B1 、入B2 。利用入B1、入B2的关联特性, 将应变与温度进行分离。 1. 参考光栅法 2. 特殊结构法 3. 矩阵法
矩阵法
利用两种不同化学聚合物分别对光纤光栅进行封装, 其中将光栅一半封于聚胺脂甲中, 待其固化后, 再将剩余一半光栅和甲全部封装于聚酞胺乙中, 整个光栅位于乙的中心。封装后, 会产生两个反射峰, 且这两个峰的压力和温度灵敏度均不相同, 从而达到压力和温度的同时测量, 解决了测量压力时温度变化带来的不利影响。

基于光纤光栅传感器温度补偿的低温应变测量方法研究

基于光纤光栅传感器温度补偿的低温应变测量方法研究文章标题：基于光纤光栅传感器温度补偿的低温应变测量方法研究一、引言基于光纤光栅传感器的低温应变测量方法在航空航天、军事装备、核能设施等领域具有重要的应用价值。

然而，在低温环境下，光纤光栅传感器的温度特性可能会对应变测量结果产生较大的影响，因此需要进行温度补偿处理。

本文将就基于光纤光栅传感器温度补偿的低温应变测量方法展开深入探讨。

二、光纤光栅传感器原理及其在低温应变测量中的应用光纤光栅传感器是一种利用光纤中的光栅结构对光信号进行调制和检测的传感器，其原理是通过测量光栅结构的变化来实现对应变的监测。

在低温应变测量中，由于光纤光栅传感器的高灵敏度和免受电磁干扰的特点，被广泛应用于低温环境下的应变监测。

三、光纤光栅传感器温度特性对低温应变测量的影响在低温环境下，光纤光栅传感器的温度特性会对其测量结果产生影响。

低温会导致光纤光栅传感器的本征特性发生变化，影响其对应变的响应；另低温环境中的温度梯度和热应力也会对光纤光栅传感器的性能造成影响。

对光纤光栅传感器的温度特性进行准确补偿，是确保低温应变测量准确性的关键。

四、基于光纤光栅传感器的温度补偿算法研究针对光纤光栅传感器在低温环境下的温度补偿问题，研究人员提出了多种温度补偿算法。

其中，采用光纤光栅传感器自身的温度响应特性进行建模，并结合温度传感器对光纤光栅传感器进行实时温度补偿是一种较为常见的方法。

还有基于信号处理和数据分析的温度补偿算法，通过对原始数据进行处理和分析，消除温度对测量结果的影响。

五、研究现状及发展趋势目前，基于光纤光栅传感器温度补偿的低温应变测量方法已经取得了一定的进展，但仍存在一些问题和挑战。

对光纤光栅传感器温度特性的建模和补偿算法的精度有待进一步提高，对温度梯度和热应力的影响机制还需深入研究。

未来，随着光纤光栅传感器技术的不断发展和完善，基于光纤光栅传感器的低温应变测量方法将更加准确和可靠。

六、个人观点及总结在本文的研究过程中，笔者认为基于光纤光栅传感器的低温应变测量方法具有重要的理论和应用意义。

结构封装式光纤bragg光栅温度补偿研究

结构封装式光纤bragg光栅温度补偿研究近年来，光纤技术的发展为了解决传统光纤通信中的众多技术难题,高光纤通信系统性能及可靠性,到科研人员的关注。

Bragg光栅(FBG)，作为一种特殊的光纤传感器，在宽带光纤通信、网络检测与维护、安全监控、航空航天设备等领域中发挥着重要作用。

FBG具有高灵敏度、可靠性高、尺寸小以及低耗能等优点，在光纤传感器领域有着广泛的应用前景。

但是FBG的一个重要特性是，它会受到温度的影响而发生变化。

当FBG受到外界温度变化时，其条纹与能谱发生变化，这将影响FBG 传感性能和可靠性。

因此，对于FBG传感器来说，温度补偿对提高传感器性能和实现稳定测量至关重要。

随着技术的发展，越来越多的温度补偿技术为解决FBG的温度敏感性问题提供了技术支持。

最常见的温度补偿方案是利用标准线缆，以相等的温度增益线缆与FBG结合，通过调整标准线缆的温度来实现温度补偿。

种方案的缺点在于要求一般标准线缆的长度为温度补偿设备的两倍以上，且还要求长时间的温度稳定性、多次温度调节及较高的温度精度等要求，将影响FBG传感器的实时性能和可靠性。

因此，除了传统的外接式温度补偿方案，发展更轻便的、更灵活的内部式温度补偿方式十分重要。

为此，本研究尝试开发一种新型的结构封装式FBG温度补偿方案，该方案可以有效地解决FBG温度传感器的依赖性问题，实现外接线缆的降低，增加FBG传感器的可靠性和实时性能。

首先，本研究采用由陶瓷绝缘包装和HC-49/U结构封装技术构成的结构封装式FBG温度补偿模块，原理图如图1所示。

该模块采用了现代先进的封装技术，其特点是结构小、功能多、可靠性高以及安装方便等，使其在实际应用中仅需占用很小的空间。

结构封装式FBG温度补偿模块的工作原理如下：该模块的输入端包括温度调节器、光纤放大器以及FBG传感器，调节器通过控制温度，来控制FBG传感器的响应，从而实现温度补偿。

输出端包括解调器和放大器，可以实现测量信号的传输和放大，通过结构封装式FBG温度补偿模块，把FBG传感器和传感系统紧密结合，实现高精度的温度补偿，当温度发生变化时，其输出曲线也会发生响应性变化，而不会影响传感器的测量精度。

结构封装式光纤bragg光栅温度补偿研究

结构封装式光纤bragg光栅温度补偿研究随着新型光纤传感技术的不断发展，对于检测细微的物理变化和状态变化以及实时传输信号等要求也越来越高。

很多光纤传感技术都需要采用光纤Bragg光栅（FBG）作为其核心传感部件。

FBG具有光学特性精确，参数容易控制，可抗外界环境干扰等优点，得到了广泛应用。

然而，FBG也有其明显的缺点，尤其是温度对其光学性能的影响。

这不仅限制了FBG的应用范围，而且也严重影响了测量精度。

为了解决这一问题，需要采取一定措施来减少温度对FBG的影响，改善其光学特性。

本文主要介绍了一种新型结构封装式FBG温度补偿材料，该材料通过多层结构封装的方式，将FBG物理封装在一个坚固的环境中，大大降低了温度对FBG的影响，有效地改善了FBG的光学特性。

首先，本文综述了FBG的发展历史和相关光学特性。

其中，FBG 的温度特性被详细分析，包括FBG的温度补偿性能和温度补偿方程的建立。

此外，随着科学技术的发展，温度对FBG光学特性的影响也在不断减小，提高了FBG的可靠性和稳定性。

然后，介绍了该封装式FBG温度补偿材料的结构与制备方法，研究了其特性和性能，同时分析了温度对FBG温度补偿材料的影响，包括补偿率和补偿电路的响应时间特性等。

在温度补偿材料的制备过程中，利用热处理技术和一定的热技术参数，可以得到较好的温度补偿性能。

最后，本文还分析了FBG温度补偿材料的光学特性，主要包括其模式宽度、中心波长和衰减率的变化情况。

研究表明，利用封装式FBG温度补偿材料，可以有效抑制FBG温度变化对光学特性的影响，大大改善了FBG的光学特性。

以上是一种新型封装式FBG温度补偿材料的研究，研究旨在降低FBG因温度变化而带来的影响，以提高FBG的稳定性和可靠性，并为FBG的进一步应用提供了有力的技术支持。

总之，本文介绍了一种利用封装式FBG温度补偿材料减少FBG光学性能受温度影响的方法。

通过实验研究，发现采用封装式FBG温度补偿材料，可以有效降低温度对FBG光学特性的影响，从而提高FBG 的光学特性精度和可靠性，满足不同应用需求。

光纤布拉格光栅应变传感中的温度补偿研究的开题报告

光纤布拉格光栅应变传感中的温度补偿研究的开题报告一、选题背景及研究意义随着科技的发展，传感器在日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。

光纤布拉格光栅应变传感技术具有测量精度高、抗干扰能力强、体积小、可以长距离传感等优点，已经成为当前应变传感领域中的研究热点。

然而，在实际应用中，温度会对传感器的精度和稳定性产生很大的影响，因此如何对光纤布拉格光栅应变传感器进行温度补偿，提高其测量精度和稳定性，是当前研究的关键之一。

本研究将探索光纤布拉格光栅应变传感中的温度补偿问题，旨在提高光纤布拉格光栅传感器的测量性能，为实际工程应用提供可靠的技术支持。

二、研究内容和方案（1）研究内容：1. 光纤布拉格光栅传感器的基本原理及应变测量方法。

2. 光纤布拉格光栅传感器受温度影响的原因及影响程度分析。

3. 基于光纤布拉格光栅传感器的温度补偿方法探讨。

4. 实验验证，比较各种补偿方法针对不同环境下的实际效果。

（2）研究方案：1. 对光纤布拉格光栅传感器的原理和应变测量方法进行深入研究。

2. 分析光纤布拉格光栅传感器受温度影响的原因及影响程度，确定温度补偿的必要性。

3. 探讨和比较不同的温度补偿方法，包括基于补偿器件的温度补偿方法和基于数学模型的温度补偿方法。

4. 设计并实现温度补偿实验，比较不同的温度补偿方法及其效果。

5. 分析并总结成果，撰写课题论文。

三、研究目标和意义1. 对光纤布拉格光栅传感器的温度特性进行深入分析和研究，提高光纤布拉格光栅传感器的性能和测量精度。

2. 确定最优的温度补偿方案，为实际工程应用提供可靠的技术支持。

3. 提高光纤布拉格光栅传感技术的发展水平，为传感器技术的研究发展做出贡献。

四、论文结构和预期成果1. 论文结构：本课题的论文主要分为绪论、理论分析、实验研究、结果分析和结论与展望五个部分。

2. 预期成果：（1）分析了光纤布拉格光栅传感器的基本原理和应变测量方法。

（2）探索了光纤布拉格光栅传感器的温度特性及其影响因素。

具有温度自补偿功能的新型光纤光栅应变传感器的研究

光纤光栅温度和应力交叉敏感的特性使其应用受到限制，目前国内外的科研人员都在努力攻克这一
２ＳｒｃｕａａｈＭｏｉｒｇａｄＣｎｒｌｎｔｕｅｈｉｈａｇＲｉｙＩｔｕｅＳｉａｈａｇ００４，Ｃｉ）．ｔｔｒｌｔｎｔｉｏｔｓｉｔ，Ｓｉａｕｎａｗａｎｉｔ，ｈｊｚｕｎ５０３ｈｎｕＨｅｏｎｎｏＩｔｊｚｌｓｔｉａ
摘要：分析了光纤光栅的温度应变交叉敏感的机理，计并制作了一种新型的具有温度补偿和应变增敏效果的设光纤布拉格光栅应变传感器．实验结果表明，一１～５在００℃ 的温度变化范围内，传感器实现了良好的温度补偿和应变增敏效果，温度敏感性降低至封装前的１１，／０应变敏感性增至原来的１１．．７倍关键词：光纤光栅；变传感器；温度补偿；应变增敏应
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第６卷第１期２００８年３月
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具有温度自补偿功能的新型光纤光栅应变传感器的研究
杜彦良，一刘晨曦，，李剑芝一，２
（．１河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室，河北石家庄００４；５０３２河北省石家庄铁道学院大型结构健康诊断与控制研究所，．河北石家庄００４）５０３

光纤光栅应变传感器温度补偿系统研究

光纤光栅应变传感器温度补偿系统研究樊晓宇【摘要】提出了采用BP神经网络算法来实现FBG应变传感器的温度补偿系统,用以改善FBG应变传感嚣的温度交叉敏感现象.通过计算机程序和实验表明,此方法实现了FBG应变传感器对应变量和温度量的精确分离,较好地改善了温度对传感器造成的非线性干扰,使传感器对应变的测量误差达到10-3数量级.同时,有效地抑制了FBG应变传感器非线性特性的影响.%In order to improve temperature cross-sensitivity phenomenon of the Fiber Bragg Grating strain sensor, the BP neural network method is adopted to realize temperature compensation system of the FBG strain sensor .The results of computer program and experiment illustrate that the method can separate the strain and the temperature exactly in the FBG strain sensor,solve nonlinear influence problem of the FBG strain sensor brought by temperature well and the measuring error for the strain is about 10-3.The method also restrains the influence of nonlinear effectively in the FBG strain sensor.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2012(036)006【总页数】3页(P7-9)【关键词】FBG应变传感器;温度补偿系统;BP神经网络;MATLAB【作者】樊晓宇【作者单位】安徽科技学院,安徽凤阳 233100【正文语种】中文【中图分类】TN919光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感器具有常规传感器不可比拟的优点，如环境适应性强、可挠曲、不受电磁干扰和综合性价比高等。

光纤光栅温度补偿算法

光纤光栅温度补偿算法光纤光栅温度补偿算法主要是为了解决光纤光栅在温度变化时发生的温度漂移问题，温度漂移会导致光纤光栅的测量数据出现偏差，影响测量的准确性。

本文将对光纤光栅温度补偿算法进行详细介绍，包括算法原理、实现方法以及应用场景等。

1. 算法原理光纤光栅是一种能够对光波长度和形态进行实时监测的光学传感器，其运用了光波在光纤中的反射特性，能够通过对反射光信号的探测来获取光纤中的温度、应力等信息。

然而，随着温度的变化，光纤光栅的结构和物理性质会相应地发生变化，会导致光栅光谱的漂移，进而影响光栅的测量精度。

光纤光栅温度补偿算法的基本原理是建立一个光栅光谱漂移的模型，将光栅温度和漂移之间的关系建立起来，然后应用模型来对光栅的实时光谱进行补偿。

具体地，该算法会通过实时监测光纤光栅的温度变化，确定其对光栅光谱的影响，从而对光栅光谱进行实时纠正，在一定程度上能够减少光栅光谱的漂移，提高测量的准确性。

2. 实现方法光纤光栅温度补偿算法的实现方法可以分为两种，一种是基于数学模型的方法，一种是基于神经网络的方法。

其中，光栅光谱漂移与温度变化之间的关系通常采用温度敏感光纤光栅来实现。

温度敏感光纤光栅会随着温度的变化而发生形变，形变又会引起光纤光栅的反射光谱漂移，因此可以利用温度敏感光纤光栅的反射光谱来建立光栅光谱漂移与温度变化之间的关系。

2.2 基于神经网络的方法基于神经网络的光纤光栅温度补偿算法较为简单，通常使用BP神经网络或RBF神经网络。

该算法需要准备一批有标签的数据进行神经网络的训练，然后将训练好的神经网络应用于实时光栅光谱的预测和补偿。

具体地，该算法会将光栅温度作为神经网络的输入，将光栅光谱漂移作为神经网络的输出，然后通过不断调整神经网络的权值和阈值，最终获得准确的光栅光谱补偿结果。

与基于数学模型的方法相比，基于神经网络的方法更为灵活，常常适用于光纤光栅测量中的复杂场景。

3. 应用场景光纤光栅温度补偿算法适用于需要测量光纤光栅温度变化的场景，包括工厂生产中的温度测量、船舶结构监测、天然气输送管道的温度监测等场景。

具有温度补偿功能的光纤光栅匹配解调系统的研究的开题报告

具有温度补偿功能的光纤光栅匹配解调系统的研究的开题报告引言：随着光纤光栅传感器技术的不断发展和应用，光纤光栅解调系统的研究变得越来越重要。

光纤光栅传感器作为一种高灵敏度、高分辨率、无电磁干扰的高精度测量技术，在航空、铁路、工业自动化等领域得到了广泛应用。

然而，在这些应用中，光纤光栅在温度变化时的性能稳定性一直是关注的焦点问题。

因此，本文旨在研究具有温度补偿功能的光纤光栅匹配解调系统，以提高光纤光栅传感器的性能稳定性和应用范围。

研究内容：1. 光纤光栅传感器和常规光纤传感器的原理和对比。

2. 光纤光栅解调系统的基本工作原理、结构和特点。

3. 光纤光栅传感器在温度变化下的性能稳定性研究。

4. 基于光纤光栅解调系统的温度补偿方法研究。

5. 具有温度补偿功能的光纤光栅匹配解调系统的设计与实现。

6. 系统的试验与验证，性能测试和实际应用分析。

预期成果：1. 光纤光栅传感器在温度变化下的性能研究。

2. 基于解调系统的温度补偿方法研究。

3. 具有温度补偿功能的光纤光栅匹配解调系统的设计与实现。

4. 系统的试验与验证，性能测试和实际应用分析。

研究意义：光纤光栅传感器作为一种广泛应用的高精度测量技术，其在光谱特性、灵敏度和解析度等方面具有独特优势。

然而，在应用中，其温度敏感性限制了其应用范围和精度。

因此，设计具有温度补偿功能的光纤光栅匹配解调系统，尤其是在温度变化大、环境变化复杂的工业自动化领域，将有重要的理论和实践意义。

参考文献：1. 杨跃华，黄廷智. 光纤光栅传感器[M]. 科学出版社. 2007.2. 王仁玉. 光纤传感与测量[M]. 科学出版社. 2000.3. 王立鹏. 光纤光栅解调技术及其应用[J]. 光电子技术应用. 2006, 21(4):9-11.。