FBG温度传感器(简单设计)

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。