第4章-波长调制型光纤传感器资料讲解
光纤传感器
光纤传感器
光纤传感器技术在现代科技领域中扮演着重要的角色。本文将介
绍光纤传感器的原理、应用领域以及未来发展趋势。
光纤传感器是一种利用光纤输送光信号并将其转换为传感信号的
装置。其工作原理基于光纤的光学特性，利用光的传输和反射来检测
物理量的变化。光纤传感器可以实现高灵敏度、高分辨率、快速响应
和远程感知等特点，因此在许多领域得到广泛应用。
一种常见的光纤传感器类型是光纤光栅传感器。光纤光栅传感器
利用光栅的干涉效应来实现对物理量的测量。光栅是将光纤纤芯中周
期性的折射率变化引入的装置，在光的传播过程中形成干涉。当光栅
受到外界物理量的作用时，其折射率发生变化，从而引起干涉的变化，进而实现对物理量的检测。
光纤传感器的应用领域非常广泛，其中之一是环境监测领域。光
纤传感器可以用于测量温度、湿度、压力等环境参数，用于监测大气
污染、水质污染、土壤质量等环境指标。通过将光纤传感器网络部署
在不同地点，可以实现对环境状况的实时连续监测，为环境保护提供
重要数据支持。
另外，光纤传感器在基础设施安全领域也起着关键作用。例如，
光纤传感器可以应用于石油管道、天然气管道、电力输电线路等重要
设施的监测和安全保护。通过光纤传感器可以实现对温度、压力、振
动等参数的监测，及时发现异常情况并采取措施，避免事故的发生。
光纤传感器还在医疗领域发挥着重要作用。例如，在手术中，医
生可以使用光纤传感器来监测患者的生命体征，如心率、血压等，并
及时作出反应。此外，光纤传感器还可以用于光学成像，如光纤内窥
镜等，帮助医生进行精确的病灶检测和治疗。
未来，光纤传感器技术有望进一步发展。一方面，随着光纤技术
光纤传感器的工作原理
光纤传感器的工作原理
光纤传感器是一种利用光纤作为传感器的感应元件的传感器。光纤传感器的工作原理是基于光的传输和光的特性，通过检测光的强度、光的相位或光的频率等参数的变化来实现测量和检测。下面将详细介绍光纤传感器的工作原理。
1.光的传输
光纤传感器是通过光纤将信号传输到目标位置进行测量和检测的。光纤是一种将光信号传输的波导，其内部是由高折射率的纤芯和低折射率的包层组成。光信号通过纤芯进行传输，并且受到光纤的折射规律的影响。光纤传感器的传感元件一般位于光纤的入口或出口处，通过测量光的强度和光的特性来实现测量和检测。
2.测量原理
光纤传感器的测量原理主要有光强度测量、光干涉测量和光散射测量等。光强度测量是利用光传输时的衰减规律，通过检测光的强度来判断目标物理量的变化。光干涉测量是利用光的干涉现象来测量目标物理量的变化，一般是通过光纤的长度或折射率的变化来实现测量。光散射测量是利用光在传输过程中与介质的散射作用来测量目标物理量的变化，例如测量液体的浓度或测量气体的浓度等。
3.传感原理
光纤传感器的传感原理主要有光纤布拉格光栅传感器、光纤共振传感器和光纤散射传感器等。光纤布拉格光栅传感器是利用光栅的折射率周期性变化来测量目标物理量的变化，一般是通过测量光纤中被散射回来的光的特性来实现测量。光纤共振传感器是利用光在光纤内部多次反射产生共
振，通过测量共振波长的变化来实现测量。光纤散射传感器是利用光在光
纤中遇到杂散反射或杂散散射时产生的衰减、散射或反射来测量目标物理
量的变化，一般是通过测量光的强度、光的频率或光的相位的变化来实现
《光纤通信》第四章讲课提纲
《光纤通信》第四章光端机讲课提纲
浙江传媒学院陈柏年
一、光发射机
（一）概要
1、功能：完成电/光转换（E/O），把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。
2、组成：由光源、驱动器和调制器组成。
3、光源：光发射机的核心。主要使用的光源器件是半导体激光器LD、半导体发光二极管LED和固体YAG激光器。
4、光源的调制方法：以光波作为载波，利用调制器将电信号调制到光的参数如光强、相位等。目前主要使用光强度调制IM。
（1）直接调制：由电调制信号直接控制激光器的驱动电流，注入调制电流实现输出光波的强度调制。直接调制会引入频率啁啾（光脉冲的载频随时间变化）。
（2）间接调制：利用晶体电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对光源辐射的强度调制。指激光形成之后，在激光器外的光路上放置光调制器，用调制信号改变光调制器的物理特性，当激光通过调制器时，就会使光波的某参量受到调制。如马赫-曾德尔M-Z波导调制器。
（二）数字光发送机
1、功能：把电端机输出的数字基带电信号转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路，电/光转换是用承载信息的数字电信号对光源进行调制来实现的。
2、组成：主要有光源和电路两部分组成。具体由输入电路（输入盘）和电／光转换电路（发送盘）组成。
（1）均衡放大：用以补偿由电缆传输所产生的电信号的衰减和畸变，保证电、光端机间信号的幅度、阻抗适配。
（2）码型变换：将电端机送入的信号码型从双极性的HDB3或CMI码变为单极性的NRZ码。
（3）复用扰码：复用是用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。扰码是使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提取。
第4章第4节光纤传感
设光纤的微弯变形函数为正弦型
f ( z) D(t ) sin qz
式中D(t) ——外界信号导致的弯曲幅度； q ——空间频率； z ——变形点到光纤入射端的距离；
根据光纤模式理论，可得到微弯损耗系数 α 的近似表达式:
1 sin(q ) L / 2 KD 2 (t ) L 4 (q ) L / 2
F a
r
r 2dT
2
其中：
2dT a
例：如果主要参数为：2r = 200μm，NA=0.5，a=100μm。
F/% 10
d=320μm F=7.2%
5
0 200 400 600
d/μm
图4.4.2-3耦合效率与距离关系的理论曲线
二、半导体吸收温度传感器 设入射光强为I(λ，0) ，在经过长度为x的半导体材料 后，出射光强为
§4.4.2 传输型光纤传感器
一、反射式位移传感器
反射式位移传感器 ，其基本原理如图4.4.2-1所示。
传输光纤 光源 接收光纤 探测器
被测面
图4.4.2-1反射式位移传感器
光源发出的光通过光纤射向被测物体，其反射光 由接收光纤收集并送到探测器，通过信号处理得到光 纤端面与被测面之间距离的变化（位移）。
• α与光纤弯曲变形的长度成正比，作用长度越长，损
耗也越大。 • α与光纤微弯周期有关，当 q= △β时产生谐振，微 弯损耗最大。
波长调制型光纤传感器
第八讲 波长调制型光纤传感器
波长调制传感器原理 对于光纤传感器而言，波长调制属于外调 制，光纤只起传输光信号的作用，而不 是敏感元件。 被测量与敏感元件作用，使光电波长（频 率）发生改变，通过测量光的波长变化 来确定被测量，使用这种方法的传感器 称为波长调制型传感器。
光纤多普勒传感技术 用激光多普勒测量物体流动（移动）的主 要优点：空间分辨率高，光束不干扰物 体的流动性，跟踪变化速度快。 根据多普勒效应，频率为f的光入射到相对 探头速度为v的物体上，反射频率 f1=(1+v/c)f 频率差： ∆f=f1-f=vf/c=nv/λ c—真空光速 n—介质折射率 可见：检测频率差，可获得物体运动速度。
• 黑体探测不需要光源。 • 黑体及光的收集端处于高温状态，应采 用耐高温材料（陶瓷黑体、蓝宝石光 纤）。
5 半导体激光二极管LD的光电特性是受温 度影响的，实际中需要稳定的光源，则 在设计LD驱动电路时应采用什么方法 以获得稳定的输出功率？ 作业： 1. P73 2.2 试阐释光纤强度调制型传感器 的主要问题及可能的解决途径。 2 在强度调制传感器中，光源强度的稳定 非常重要，请简要说明影响LED光源稳 定的因素及各种稳定光源强度措施的原 理。
∆S =
λห้องสมุดไป่ตู้
2 sin ϕ
传感器上的光电检测器产生一个交流信号, 多普勒频率∆f与测量速度v的公式为
光纤通信课件第4章解析
图4-2 数字光发送机原理方框图
8
4.1.1 光发送机的基本组成
（2）码型变换：将HDB3码或CMI码变化为NRZ码。
光纤通信
（1）均衡放大：补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。 （3）复用：用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。 （4）扰码：使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提 取。
10Fra Baidu bibliotek
1．光源
4.1.2 光源的调制
光纤通信
4.1.2 光源的调制
2．调制方式
有直接调制（内调制）和间接调制（外调制）。
（1）直接调制 ① 基本概念及调制原理
光纤通信
直接调制就是将电信号直接注入光源，使其输出的光载波信号 的强度随调制信号的变化而变化，又称为内调制。 调制原理如图4-3所示。 ② 特点 调制简单、损耗小、成本低。但存在波长(频率)的抖动。
光纤通信
第4章 光端机
1
第4章
本章内容 光发送机 光接收机 光中继器 本章重点
光端机
光纤通信
本章内容和重点
光发送机和光接收机的功能、电路组成和工作原理。
2
第4章
光端机
光纤通信
学习本章目的和要求
掌握光发送机和光接收机的组成框图及工作原理。
光纤传感器的主要原理和应用概述
光纤传感器的主要原理和应用概述
摘要：与其他类型的传感器相比，光纤传感器具有一些优势。这些优势基本上与光纤的特性有关，即体积小、重量轻、耐高温和高压、电磁无源等等。感应是通过探索光的特性来获得参数的测量，如温度、应变或角速度。本文提出了一个更广泛的概述，为读者提供了一个文献综述，描述了光学传感的主要原理，并强调了光学传感的多功能性、优势和不同的实际应用。
1、引言
光纤技术的发展标志着全球通信技术的一个重要举措。上世纪70年代，低衰减光纤的出现使高带宽长距通信成为可能[1]。自此以来，产量持续增长，到21世纪初，光纤已经迅速地安装在世界各地[2]。
光纤技术的发展也使完全在光纤中进行光学处理的设备得以发展，减少了插入损耗，提高了处理质量[3]。促成光纤技术全面迁移的一个因素是对光敏光纤的鉴定。这一发现是由Hill等人在1978年做出的[4]，并导致了光学纤维布拉格光栅（FBG）的发展。在关注和使用光通信的同时，布拉格光栅在光纤传感器中也获得了突出的地位，因为它在不同的传感应用中具有多功能性[5]。一些市场应用领域，如航空[6]、航天[7]、土木工程[8]和生物[9]或环境监测[10]，已经吸取了这种技术的优点使得行业快速发展。
光纤为许多类型的应用和环境提供高性能信息传输解决方案。光纤传感器可以利用引导光的一个或几个光学参数，如强度、相位、偏振和波长来改变传感器的设计性能和应用场景。与此同时，光纤可以提供双重功能：通过改变光纤传播的光的特性来测量几个参数；作为一个通信通道，减少了一个额外的专用通信通道，从而提供了一个与所有其他传感技术所不具备的独特优势。
光纤传感器介绍
流量传感器 转动、转速传感器 光开关
2023/12/24
16
光强度调制型光纤传感器——光纤压力传感器
在压力作用下光纤产生微 弯变形导致光强度变化， 从而引起光纤传输损耗 的改变，并由吸收、发 射或折射率变化来调制 发射光，可制成微弯效 应的光纤压力传感器 。
由于齿板的作用，在沿光纤光轴的垂直方向 上加有压力时，光纤产生微弯变形，光波 导方式改变，传输损耗增加。
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8
光纤的基本知识
1966年，英籍华裔学者高锟（Charles K. Kao）发表了 关于传输介质新概念的论文《光频率介质纤维表面波 导》，指出了利用光纤（Optical Fiber）进行信息传输 的可能性和技术途径，并指明通过“原材料提纯制造出 适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向，
值是n1=1.46~1.51，n2=1.44~1.50.
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光纤的基本知识
850nm窗口，典型的衰减值为2dB/km； 1300nm窗口，典型的衰减值为0.4dB/km； 1550nm窗口，具有最低的衰减，典型值为0.2dB/km。
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光纤传感器的分类——按功能分
灵敏度，主要用于光纤陀螺、
光纤水听器、动态压力和应
变测量、机械振动测量等方
2023/12/24
第04章 光纤传感器
第4章 光纤传感器
输 出 坡
光峰 后 坡 前
O 位移
图4.8 位移-输出信号曲线
第4章 光纤传感器
所使用光纤束的特性是影响这种类型光纤传感器
的灵敏度的主要因素之一。这些特性包括光纤的数量、 尺寸和分布,以及每根光纤的数值孔径。而光纤探头端 部的发射光纤和接收光纤的分布状况对探头测量范围 和灵敏度的大小有较大影响。一般在光纤探头的端部, 发射光纤与接收光纤有以下四种分布:(a)随机分布;(b) 半球形对开分布;(c)共轴内发射分布;(d)共轴外发射分 布。如图4.9所示。
第4章 光纤传感器
下面先从光线在层状介质中的传播,来讨论光在光
纤中传播的基本原理。当光纤的直径比光的波长大得 多时,可以用几何光学的方法讨论光在光纤中的传播。
根据斯涅尔定律,光线在两种不同介质的分界面上会产
生折射现象,折射定律为 n1sinα=n2sinβ 式中,α、β分别为入射角和折射角,如图4.2所示。n1 和n2分别为介质1和介质2的折射率(介质的折射率定义
第4章 光纤传感器
中心光线 (a)
通过中心的子午光线 (b)
通过中心的子午光线 (c)
通过中心的螺旋光线 (d)
图4.6 在光纤纤芯中传播的典型光线图
第4章 光纤传感器
2. 按传播模式的多少分类
单模光纤:通常是指阶跃型光纤中的纤芯尺寸很小 (通常仅几微米)、光纤传播的模式很少、原则上只能传 送一种模式的光纤(通常是芯径很小的低损耗光纤)。这 类光纤传输性能好(常用于干涉型传感器),制成的传感 器较多模传感器有更好的线性、更高的灵敏度和动态 测量范围。但单模光纤由于纤芯太小、制造、连接和 耦合都很困难。
光纤传感器介绍重点
光纤传感器介绍
摘要本文介绍了几类常用光纤传感器，具体分析了波长调制型光纤传感器的原理、结构和
应用，结合实验对光纤传感器位移实验作了分析。
关键词光纤传感器功能型非功能型波长振幅相位
0引言
光纤传感器，英文名称：optical fiber transducer。航空科技领域定义其为利用光导纤维的传光特性，把被测量转换为光特性（强度、相位、偏振态、频率、波长改变的传感器；机械工程定义其为利用光纤技术和光学原理，将感受的被测量转换成可用输出信号的传感器。
近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区）或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。
1光纤传感器的特点
与传统的传感器相比，光纤传感器的主要特点如下：
（1）抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀，本质安全。
由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤又是电绝缘、耐腐蚀的传输介质，因而不
怕强电磁干扰，也不影响外界的电磁场，并且安全可靠。这使它在各种大型机电、石油化工、冶金高压、强电磁干扰、易燃、易爆、强腐蚀环境中能方便而有效地传感。
（2）灵敏度高。
利用长光纤和光波干涉技术使不少光纤传感器的灵敏度优于一般的传感器。其中有的已
由理论证明，有的已经实验验证，如测量转动、水声、加速度、位移、温度、磁场等物理量的光纤传感器。
光纤传感器介绍
类型 相位调制
方式 Sagnac光纤干涉仪 F-P光纤干涉仪 Michelson光纤干涉仪
主要应用 微位移、粗糙度测量 光洁度、加速度、速度测量 角度等传感器
相位调制型光纤传感器 ——光纤温度传感器
用单模光导纤维构成干涉仪，外界各 种物理量的影响因素能导致光导纤维 中光程的变化，从而引起干涉条纹的 变动 。
类型 偏振态调制
方式 Faraday效应（磁光效应） 克尔电光效应 光电效应
主要应用 电流、电压、磁场传感器
光的偏振现象
Maxwell电磁波理论和实验表明，光波是横波。
电 磁 波 的 振 动 方 式
光除了有干涉和衍射现象外还有偏振现象
在干涉和衍射里，光波的振动是以标量形式来处理的，即未考虑振动的方向，只研究光振动 的大小和强度分布。而研究光的偏振现象，光波必须用矢量来描述。
光纤仅起导光作用，只“传”不“感”，对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能
元件完成。
以多模光导纤维来传输光信号，
光纤不连续。此类光纤传感器无需特殊光纤及其他特殊技术，比根较据容光易接实受现强，度成不本同进低行。测但量灵，敏
度也较低，用于对灵敏度要求不太高的场合。
而对被测参数起检测作用的是
其他敏感元件。
光纤的基本知识
第四章_波长调制型和频率调制型光纤传感_学
KT 0.63106 6.74108T 1.121010 T 2
当T=300K时，KT约为 约 8.37 106 C 。因此在实际应用中若温度变化范围较大，则 应考虑温度的非线性影响。
9.51 106 C ，而T=200K时则降为大
• 应力传感
前提假设： 1、光纤光栅遵守胡克定律，内部不存在切应变。 2、紫外光致折射率变化在光纤截面均匀分布，不影响光纤 各向同性。 3、应力不随时间变化
1.1 0.4
• 光纤辐射温度计主要优点是非接触测量，可用于瞬时高温测量，且响 应快。光纤辐射温度计在冶金、窑炉、高频淬火、涡轮发电机、电站、 油库等方面得到广泛的应用。
• 利用位移进行波长调制
利用磷光（荧光）光谱变化进行波长调制
光纤光栅的传感机理
光纤光栅的反射或透射峰的波长与光栅的折射率调制 周期以及纤芯折射率有关，而外界温度或应变的变化会影 响光纤光栅的折射率调制周期和纤芯折射率，从而引起光 纤光栅的反射或透射峰波长的变化，这就是光纤光栅传感 器的基本工作原理。 温度和应变是光纤光栅能够直接传感测量的两个最基 本的物理量，其它各种物理量的传感都是以光纤光栅的应 变温度传感为基础间接衍生出来的。 由于光纤光栅同时对温度、应变和压力敏感，因此如 何区分温度和应变、压力信号是光纤光栅传感器在实际应 用中必须解决的交叉敏感问题。
Bragg 光栅传感原理 应变和压力影响Bragg波长是由于光栅周期的伸缩以及弹光 效应引起的，而温度影响Bragg波长是由于热膨胀效应和热 光效应引起的。当外界的温度、应变、压力等参量发生变化 时
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5.5 波长调制机理
引起波长变化－光谱特性随外界物理量而变化
• 荧光、磷光、黑体辐射等－大多数为非功能型 • 光纤光栅－功能型
光纤光栅～反射镜 应用领域－通信、传感、信息处理
• 光通信器件
半导体激光器、光纤激光器 光纤放大器、滤波器 波分复用/解复用器 色散补偿
• 宽带反射谱：可达 100nm
• 应用
色散补偿：100km （at1550nm）的色散 3.6cm
宽带滤波器
增益平坦
CORE CLADDING
B(z)2nef(fz) (z)
Min’s Fiber Optic Sensors
5.5.* 光纤光栅的主要类型 cont’d
闪耀光栅
• 结构：波矢方向与光纤 轴有一夹角模式耦合： 导模包层模/异阶导 模
Min’s Fiber Optic Sensors
光纤光栅增敏与去敏设计
不同弹性模量E、不同泊松比μ材料随厚度 的增加造成的灵敏度饱和现象
应 力
4.5
ν＝0.483
灵
敏 4
结论：
E＝0.39×109
应 力
6 E＝3.9×109
灵5
敏
度 系
3.5 3
•
欲提高光纤光E＝栅10的×10应9 变度系灵4敏度系数，必须选ν＝用0.98
• 导模包层模，损耗 • 宽带透射谱－增益平坦 • 灵敏
制造－振幅模板、逐 点写入法
CORE
CLADDING
L(nco renclad)d ienfgf
Min’s Fiber Optic Sensors
5.5.* 光纤光栅的主要类型 cont’d
啁啾光栅 （chirped）
• 结构：周期沿光纤轴向短 长 变化－线性、非线性
B 2 n e fe f ff B 2 n e ff 2 n e ff
对于各向同性圆柱体－
弹性变形 弹光效应
r,, z
几点假设：
横向应力作用 纵向应力作用
• 光栅自身结构－纤芯+包层，忽略所有外包层的影响；
• 石英光纤－理想弹性体，遵循虎克定律，且内部不存在切应变；
• 紫外引起的光敏折射率变化在横截面上分布均匀，且不影响光纤 的各向同性特性；
ν＝0.7 v＝0.483
N/m 2)) 1.05
E＝120×109
N/m1.02 2))
ν＝0.17
02
4
6
8 10 ×103
0
2
4
6
8 10 ×103
涂层厚度（μm）
涂层厚度（μm）
结论：对于去敏设计，一般应选择弹性模量大的 材料
非均匀涂敷对光栅光学性能的影响
现象
• 二次涂敷后－反射率随拉伸载荷的增加逐渐下降 • 反射谱也逐渐加宽
• 传感 • 光学信息补偿－光学Fourier变换、相位阵列天线
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传感应用
光纤光栅传感器
• 优点：பைடு நூலகம்
抗干扰能力强，稳定、可靠 传感头结构简单、体积小 测量重复性好 可实现绝对测量 便于规模生产、成网
• 不足：解调系统昂贵、动态范围受限
Min’s Fiber Optic Sensors
涂层厚度（μm）
涂层厚度（μm）
光纤光栅增敏与去敏设计
不同弹性模量E、不同泊松比μ材料对光纤光栅应 力灵敏度系数的影响
应
力 灵
1.08
敏
E＝86.5×109
应 力 1.08 灵 敏
ν＝0.98
度 系
1.07
数
(10- 1.06 11/(
E＝90×109 E＝110×109
度 1.06 系 数 (10- 1.04 11/(
弹光效应引起的波长
漂移纵向应变灵敏度
系数
0
1.22pm 相 对/-0.0002
波光导栅效波应 长相引对起灵 度 数 敏 系漂的-0.移光0004纤
BZ B
n2e2ff
P11P12P121zz
NAk=0.1z1z
NA=0.11
NA=0.13
NA=0.15
-B B 0z .00 0w 6 0 gn eaf f n a 1e 4 f f n ke w 5 fa g f NrAr 2=0. 17n ke w ffa g 3 v zz 光纤芯径（μm）
数 2.5 (101 1/(N 2 /m2)1.5
•
低 选用弹高性E＝弹模72×性量109模、E＝量高10、泊0×1松低09 比泊数(1/的松m1/(0N21)23涂比敷的材金料属进材行料ν＝保进v0＝ν.1＝0护行7.408.73。涂0
) 1 0 敷2，才4 能达6 到8提高10 ×光103栅)稳定1 0 性的2 目4的 6 8 10 ×103
相位光栅
• FBG某些点处的周期性 被破坏附加相移解 复用器
SIDE-MODE
MAIN-MODE
l
CORE CLADDING
B2nef f 1(rl)2
r，为光栅写入时， 距相位模版远端的
距离
l1
l1
CORE CLADDING
Min’s Fiber Optic Sensors
5.5.* FBG应变传感模型
光纤的光敏性
历史
• 1978年，加拿大K.O.Hill，488nm • 1989年，美国G.Meltz，244nm（倍频）,通信窗口
的FBG • 载氢掺锗 • 光敏性的解释：色心模型紫外辐射玻璃的压缩
光敏性类型：
• I型光栅－通信锗硅光纤，Δn>0 • IIA型光栅－重掺锗光纤，I型被擦除后，负调制折射率
• 所有应力均为静应力，不考虑随时间变化
5.5 波长调制机理
布喇格波长 B 2neff
应变测量
温度测量
B K
BKTT
• 灵敏度：1 1pm • 测量范围：1％ • 频率响应：可达1MHz
• 灵敏度：1C 10pm • 测量范围：200 C
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FBG应变传感模型
解释
• 涂敷不均匀造成的chirp－非线性随机chirp光 栅反射谱将发生随机展宽附加噪声
解决方法
• 涂敷材料选择 • 严格控制二次涂敷工艺
Min’s Fiber Optic Sensors
光纤光栅的保护和封装
保护层对光纤光栅传感性能影响
深度 • II型光栅－透射谱为高通，温度稳定性高，擦除800℃
光栅的生命周期与稳定性
Min’s Fiber Optic Sensors
5.5.* 光纤光栅的主要类型
光纤Bragg光栅(FBG)
λB
nc ncl
B 2ncoreeff
5.5.* 光纤光栅的主要类型 cont’d
长周期光栅 LPG