长周期光纤光栅在传感领域的应用研究
布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究
布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究随着科技的发展，光纤传感技术在各个领域中得到了广泛应用。
光纤光栅作为一种重要的光纤传感元件，具有较好的实时性、远距离传输能力和高灵敏度等优点，在医学、工程、环境监测等领域中具有广泛的应用前景。
本文将对布拉格光纤光栅和长周期光纤光栅及其传感特性进行研究探讨。
首先，我们来了解布拉格光纤光栅。
布拉格光纤光栅由一种周期性的折射率变化构成，可以将输入的连续光信号分成几个离散的波长成分。
通过调控光纤光栅的参数，如折射率调制和周期调制，可以实现对光信号的各种参数的测量。
布拉格光纤光栅传感器的工作原理是利用光纤光栅对周围环境参数的敏感性，通过监测光纤中散射光的强度变化来获得环境参数的相关信息。
布拉格光纤光栅的传感特性主要包括灵敏度、选择性和可靠性。
灵敏度是指传感器对测量目标的响应能力，通过优化光纤光栅结构可以提高传感器的灵敏度。
选择性是指传感器对目标参数的独立测量能力，通过优化光纤光栅的周期和谐振峰可以实现对不同目标参数的选择性测量。
可靠性是指传感器的稳定性和重复性，通过合理选择光纤材料和加工工艺可以提高传感器的可靠性。
接下来，我们来了解长周期光纤光栅。
长周期光纤光栅是一种周期大于波长的光纤光栅，其中周期通常为微米或毫米量级。
长周期光纤光栅的传感特性与布拉格光纤光栅有所不同。
长周期光纤光栅主要应用于抑制或增强特定频率的光信号，具有压力、温度和湿度等参数的敏感性。
长周期光纤光栅的传感特性主要包括增强系数、复合增强系数和等效折射率。
通过调节长周期光纤光栅的参数，如周期、长度和材料等，可以实现对光信号的不同频率成分的调制和增强或抑制。
最后，我们来探讨布拉格光纤光栅和长周期光纤光栅在传感领域的应用。
布拉格光纤光栅主要应用于光纤传感器、光纤通信和光纤激光等领域。
在光纤传感器领域，布拉格光纤光栅可以实现对温度、压力、应变、湿度等参数的实时测量。
在光纤通信领域，布拉格光纤光栅可以实现光纤传感器的远距离传输和分布式传感。
基于长周期光纤光栅的折射率传感器
ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｏ ｐ ｎ ａｉｎａ ｄ ｈ ｗ ｏ ｉ ｒ ｖ ｅ ｓ ｇｓ ｎ ｉ ｖｔ ｎ ｅ ｓｎ ａ ｇ ．Ａｄ ａ ｔｇ ｓａ ｄｄｓ ｄ ａ ～ ｅ ｅ ａｕ ｅｃｍ ｅ ｓ ｔ ｎ ｏ ｔ ｏ ｍｐ ｏ ｅｓｎ ｉ ｅ ｓｔ ｉ ａ ｄｓ ｎ ｉｇ ｒｎ ｅ ｎ ｉ ｙ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉ ｖ ｎ ａ
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维普资讯 http://www.cqvip源自com第２ ３卷第 ４期
２０ ０ ８年 ８月
￡乙 一臼
光 电 技 术 应 用
， ＯＧＪ ＡＰ ＬＩ Ａ Ｔ ＯＮ （ ， Ｐ Ｃ Ｉ
长周期光纤光栅折射率传感的研究概况
不断积累经验 。 对其进行补充和完善。 （ 作者单位： 门市 电信 分公 司） 厦
查： 在不同媒体上公布不同咨询号码 或有奖调查热
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明 Ｐ Ｌ Ｇ对于温度的调协范围约为 Ｆ Ｇ的 ７ ． Ｂ 倍 而 对于外界折射率变化时的谐振峰 中心波长移动量 也明显高于布喇格光栅。由光纤场分布形式可知 ． 光纤 对 于包层 模 的束 缚性 较 芯模 为 弱 ． 阶模 的束 高
访 问 、 截 访 问 、 户 访 问 、 函调 查 ）实 验 室 测 拦 入 回 、
试、 组合测试等多种 ； 我们可以通过与市场调查公 司长期合作 。 开展全年持续的广告效果调查 ， 包括 事前调查以有效选择广告案 、 事中调查以及时调整 广告发布的计划 、事后调查以总结经验评估效果 ； 也可通过多种与客户互动的渠道开展市场调查。 例
Ｌ Ｇ的周期通常为几十到几百微米 。 Ｐ 主要特性是将 导波中某频段 的光耦合到光纤包层 中损耗掉 ， 是一 种透射型光纤器件。 Ｐ Ｌ Ｇ对于温度 、 应力、 外界折射
率等 参 数 的 变化 都 有很 高 的响 应灵 敏 度 。研究 表
想和品牌态度。 因此品牌效果主要从这三方面来评 估。 品牌意识方面 ， 主要包括到达率和品牌知名度 、 品牌识别率等指标 。品牌联想方面 。 主要包括品牌 形象评价和品牌理解力等指标 。品牌态度方面 ， 主 要包括美誉度 、 偏好度 、 忠诚度 、 渗透率等指标。这 些指标 一般 具 有动 态 分 析 和静 态 分 析 两个 方 面 的
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长周期光纤光栅
折射 率传感 的研究
李杰 由光栅 周 期 的不 同 ． 纤 光栅 可 分为 布喇格 光 光 纤光栅 （Ｂ 和长 周 期光 纤光 栅 （Ｐ 。 Ｂ 的周 Ｆ Ｇ） Ｌ Ｇ） Ｆ Ｇ 期约 为几 百纳 米 ． 主要特 性 是将 某 一频 段 的光 反射 回去 。形 成 以谐振 波长 为 中心 的 窄带 光学 滤波 器 ，
长周期光纤光栅传感信号解调技术现状与发展
传感器与微系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔｍ Ｔ ｃｎｌｇ ｓ Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｓｓ ｅｈ ｏｏｉ ） ａ ｒ ｅ ｅ
２１ 年 第 ３ 卷 第 ｌ ０１ Ｏ ｌ期
长 周 期 光 纤 光 栅 传 感 信 号 解 调 技 术 现 状 与发 展
华 静 ， 月明 ，刘 涛 ，皇甫晓 洪 刘
Ａｂ ｔａ ｔ Ｏ ｔ ａ ｂ ｒｇ ａｉ ｇ ｓ ｎ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｓ ｏｌ ｆｔｅ ｍａｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｉ ｃｉ ｎ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｄ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｐ ｉ ｌｆ ｅ ｒ ｔ ｅ ｓｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｉ ｏ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｒ ｔ ｓ ｉ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｌ ｆ ｃ ｉ ｎ ｅ ｈ ｅ ｏ ｉ
（ 中国计量学院 光 电学院 ， 浙江 杭 州 ３０ １ ） １０ ８
摘 要： 光纤光栅传感技术是光纤传感 的主要研究 方 向之一 ， 光纤光栅 主要分 为光纤 Ｂａｇ 栅 （Ｂ ） ｒ 光 ｇ Ｆ Ｇ 和长周期光纤光栅 （ Ｐ Ｇ） Ｌ Ｆ 。相 比于 Ｆ Ｇ，Ｐ Ｇ在 应用方 面具有 独特优 势。对 Ｌ Ｆ Ｂ ＬＦ Ｐ Ｇ的信 号解 调方法进
ｇａ ｎ （ Ｐ Ｇ ． ｏ ｐｒｄｔ Ｆ Ｇ Ｌ Ｆ ａ ａ ｎｑｅａｖｎａｅｉ ｒｌ ｅ ｐ ｌ ａ ｏｓＴ ｅｓ ｎｌ ｎ ｒ ｇｔ ｒｔ ｇ Ｌ Ｆ ） Ｃ ｍ ａ Ｂ Ｐ Ｇ ｈ ｓ ｎｕ ｉｕ ｄａｔ ｅａ ｄａｐｉ ｔｎ ． ｈ ｉ ａ ｉｔ ｒ ａ ｉ ｅ ｏ ｇ ｎ ｔ ｃｉ ｇ ｅｏ ｅ
本 文在分析 Ｌ Ｆ Ｐ Ｇ传感原 理 的基 础上 ，对 Ｌ Ｆ Ｐ Ｇ信 号解调 的几种典 型方法进行 了综述 ， 并对各种解调技术 进行 了分
析、 比较和展望 。 １ Ｌ Ｆ 的传感机理 ＰＧ
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。
长周期光纤光栅在生物和化学传感器领域研究进展
．
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｖ ｎｃ ｆｔ ｅ Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｆＬｏ － ｒｏ ｓ ａ ｃ Ａｄ ａ ｅ ｏ ｈ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｎｇ Ｐｅ ｉ ｄ Ｆｉ ｅ ｒ ｔｎ ｎ Ｂｉｌ ｇｃ ｌａ ｄ Ｃｈ ｍ ｉａ ｅ ｏ ｓ ｂ ｒ Ｇ ａ ｉ ｇ ｉ ｏｏ ｉａ ｎ ｅ ｃ Ｓ ｎｓ ｒ ｌ
光纤作为化学传感器由于具有不受电磁干扰、 灵敏度高 、 质量轻、 体积小、 易与光纤系统兼容、 易于复用
（ 网 ）可 远距离 遥测监 控 、 联 、 能埋人 工程 结 构等 特 点 ， 在传 感 领域 备 受关 注 ， 已成 为 传感器 技术 领域 发 展 的
～
主流 方 向之 一 。
长 周期光 栅是指 周期 在 １ １０ ０ ｍ范 围 内的光栅 ， ２ 纪 ９ 代发展 起来 的一种新 型无 源光 学 ０～ ０ 是 ０世 ０年
的进展 。本文主要论述了近十几年来长周期光栅在化学和生物检测方面研究 的进展和应用 ， 并对其应用前景
作 了展 望 。
关键词 ： 长周期光栅 ； 传感器 ； 生物分 析 ； 化学分析
中 图分 类 号 ：Ｐ １ ．４ Ｔ ９ ９ １ ；０ ５ Ｔ ２ ２ １ ；Ｎ ２ ． １ ６ 文 献 标 识 码 ： Ａ
李秋 顺 ， 史建 国， 王少杰 ， 孙士青 ， 郑晖 ， 马耀 宏 ， 杨俊 慧
（ 山东省科学院生物研究所 ， 山东省生物传感器重点实验室 ， 山东 济南 ２ ０ １ ） ５０４ 摘要 ： 长周期光纤光栅 自 １９ ９ ６诞生 以来 ， 人们对其开展了广泛 的研究 ， 其应用尤其 是在传感领域 中有 了很大
器 件 ， 仅具有 常规光 纤 的优点 ， 不 而且还 具有背 向反射 损耗 低 、 敏度 高的特点 ， 灵 作为 光纤光 栅 的一个 重要分 支， 正越来 越受 到重视 。其基本 原理 是 当光沿着 光纤纤 芯 向前 传播 到长周 期光栅 的栅 区时 ， 纤芯 的基模 能从
基于螺旋形纤芯的长周期光纤光栅扭转传感器
基于螺旋形纤芯的长周期光纤光栅扭转传感器在科技的海洋中，传感器如同灯塔指引着航行的方向。
它们默默无闻地工作，却对现代科技的发展起到了不可替代的作用。
今天，我们将聚焦于一种独特的传感器——基于螺旋形纤芯的长周期光纤光栅扭转传感器（LPFG），它以其独特的结构和功能，在传感领域扮演着重要角色。
想象一下，一根细长的光纤，其内部结构被巧妙地设计成螺旋形状，这种设计不仅美观，更重要的是它赋予了光纤以特殊的物理属性。
当这根光纤被用作长周期光纤光栅扭转传感器时，它的灵敏度和准确性就像一只敏锐的眼睛，能够捕捉到微小的变化。
首先，让我们来探讨这种传感器的工作原理。
在物理学中，光栅是一种能够分散光线的结构，而长周期光纤光栅则是在光纤内部周期性地改变折射率，从而形成一种特殊的光栅。
当光线通过这样的光栅时，特定波长的光会被反射回来，而其他波长的光则会继续传播。
这种特性使得LPFG成为一种理想的传感器，因为它可以精确地测量温度、压力、弯曲等多种物理量的变化。
那么，螺旋形纤芯又是如何增强这种传感器的功能的呢？答案在于螺旋结构本身。
螺旋形纤芯的设计增加了光纤与外界环境的接触面积，从而提高了传感器对外界变化的敏感度。
当光纤被扭转时，螺旋形纤芯会放大这种扭转效应，使得光栅的特性发生变化，进而影响反射光谱。
通过分析这些变化，我们可以准确地测量出扭转的程度，这对于许多应用来说都是至关重要的。
在实际应用中，基于螺旋形纤芯的LPFG扭转传感器可以用于监测桥梁、建筑物等大型结构的健康状况。
例如，在桥梁的关键点安装这种传感器，可以实时监测桥梁的扭转状态，及时发现潜在的安全隐患。
此外，它还可以用于航空航天领域，监测飞行器关键部件的状态，确保飞行安全。
然而，尽管这种传感器具有诸多优点，但它的研发和应用也面临着挑战。
如何提高传感器的稳定性和耐久性，如何在复杂的环境下保持高灵敏度和准确度，这些都是科研人员需要解决的问题。
同时，成本效益比也是一个重要的考虑因素，毕竟，一个优秀的传感器不仅要性能好，还要经济实用。
光纤光栅传感器的工作原理和应用实例
光纤光栅传感器的工作原理和应用实例一、本文概述光纤光栅传感器作为一种先进的光学传感器，近年来在多个领域中都得到了广泛的应用。
本文旨在全面介绍光纤光栅传感器的工作原理及其在各领域中的应用实例。
我们将详细阐述光纤光栅传感器的基本原理，包括其结构、光学特性以及如何实现传感功能。
接着，我们将通过一系列应用实例，展示光纤光栅传感器在结构健康监测、温度测量、压力传感以及安全防护等领域的实际应用。
通过本文的阅读，读者将能够对光纤光栅传感器有一个全面深入的了解，并理解其在现代科技中的重要地位。
二、光纤光栅传感器的基本概念和原理光纤光栅传感器，也被称为光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）传感器，是一种基于光纤光栅技术的传感元件。
其基本概念源于光纤中的光栅效应，即当光在光纤中传播时，遇到周期性折射率变化的结构（即光栅），会发生特定波长的反射或透射。
光纤光栅传感器的工作原理基于光纤中的光栅对光的反射作用。
在制造过程中，通过在光纤芯部形成周期性的折射率变化，即形成光栅，当入射光满足布拉格条件时，即入射光的波长等于光栅周期的两倍与光纤有效折射率的乘积时，该波长的光将被反射回来。
当外界环境（如温度、压力、应变等）发生变化时，光纤光栅的周期或折射率会发生变化，从而改变反射光的波长，通过对这些波长变化的检测和分析，就可以实现对环境参数的测量。
光纤光栅传感器具有许多独特的优点，如抗电磁干扰、灵敏度高、测量范围大、响应速度快、能够实现分布式测量等。
这使得它在许多领域，如结构健康监测、航空航天、石油化工、环境监测、医疗设备、智能交通等，都有广泛的应用前景。
光纤光栅传感器的工作原理决定了其可以通过测量光栅反射光的波长变化来感知外界环境的变化。
因此，在实际应用中，通常需要将光纤光栅传感器与光谱分析仪、解调器等设备配合使用，以实现对环境参数的精确测量。
光纤光栅传感器的基本概念和原理为其在各种应用场景中的广泛应用提供了坚实的基础。
长周期光纤光栅液体温度传感特性研究
关键 词 ： 长周 期光 纤光栅 （ Ｌ Ｐ Ｆ Ｇ） ； 液体 温度 传感 特 性 ； 温度 灵敏度 ； 损耗 峰 幅值
中 图分类 号 ： Ｔ Ｎ ２ ５ ３ 文献标 识 码 ： Ａ ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ５ ０ ７ ８ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０
实验结果表 明， 长周期光纤光栅在液体 中的温度特 性与在 空气 中的一致 ， 均 随着 温度 的升
高， 谐 振 波长 向长 波长 方 向漂 移 ， 温 度 降低 时 ， 谐振 波长 向短波长方 向漂移， 且 基本 成 线 性
关系。在 ３ Ｏ ℃到 ９ ０ ￣ Ｃ范 围内， 液体环境温度 灵敏度约为 ０ ． ０ ７ ９ ｎ ｍ ／ ｃ 【 ＝ ， 损耗峰幅值波动不超
ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｌ Ｐ Ｆ Ｇ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒｃ ａ ｈ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ｒａ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ — ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ ． Ｒｅ ｓ ｕ ｈ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ Ｌ Ｐ Ｆ Ｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ —
光纤光栅传感器的应用研究及进展
光纤光栅传感器的应用研究及进展光纤光栅传感器（Fiber Bragg Grating Sensor，FBG Sensor）是一种基于光纤光栅的传感器技术，具有高精度、高灵敏度、抗干扰能力强等优点，在工业、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用。
本文将从光纤光栅传感器的基本原理、应用领域和近年来的研究进展三个方面进行探讨。
光纤光栅传感器的基本原理是利用了光纤中的光栅结构对光波的折射率和光纤长度进行测量。
光纤光栅是一种周期性调制的折射率分布结构，当光波通过光纤光栅时，会发生布拉格散射，这种散射会使一部分光波反向传播并被光纤光栅再次散射回来，形成布拉格反射。
当光纤光栅受到外界的力、温度、应变等影响时，其折射率和长度会发生变化，从而导致布拉格反射波长的改变。
通过测量布拉格反射波长的变化，可以得到外界的参数信息。
光纤光栅传感器可以应用于多个领域。
在工业领域，光纤光栅传感器可以实现对物体的形变、压力、温度等参数的测量。
例如，在航空航天领域，光纤光栅传感器可以用于飞机机翼的变形监测；在石油化工领域，光纤光栅传感器可以用于管道压力和温度的监测。
在医疗领域，光纤光栅传感器可以应用于心脏瓣膜的监测和血压的测量。
在环境监测领域，光纤光栅传感器可以用于地下水位、土壤湿度等的监测。
近年来，光纤光栅传感器的研究取得了一系列的进展。
一方面，光纤光栅传感器的灵敏度和分辨率得到了提高。
通过改变光纤光栅的结构和优化信号处理算法，可以提高传感器的灵敏度。
另一方面，光纤光栅传感器的应用领域得到了拓展。
传统的光纤光栅传感器主要应用于单一参数的测量，如温度、压力等，而现在的研究主要关注多参数的测量。
例如，通过改变光纤光栅的布局和优化信号处理算法，可以实现对多种参数的同时测量。
此外，光纤光栅传感器还面临一些挑战和问题。
一方面，光纤光栅传感器的制备和安装需要专业的技术和设备，成本较高。
另一方面，光纤光栅传感器的应用受到光纤光栅的长度限制，难以实现对大范围区域的监测。
光纤Bragg光栅与长周期光纤光栅比较及传感应用
上述两类 光纤 光栅 有着不 可分割 的联系 ， 无论 是在制
光纤光栅是一种 新型光学 器件 ， 它是 基于光纤 材料 的 光敏特性 ， 在纤 芯内形成 的空 问相位 光栅 。由于光纤 光栅 抗 电磁干扰 、 尺寸小 （ 标准裸光纤为 １５ ２ ｍ） 重量轻 、 温 、 耐 性好 （ 工作 温度 上限可 达 ４ ０— ０ ） 复用 能力强 、 输 ０ ６ ０℃ 、 传
ａ ｏ ｅ ａ ｄ ａ ｒ ａ ． ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｎ ｎ ｏ ｅ ｖｅ ｆｔ ｅ ｆ ｒ ｅ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｉ ａ ｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｔ ｅ ｖ ｒ ｕ， ｔ ｒ ｎ ｂ ｏ ｄ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ Ａ ｄ ａ ｖ ｒ ｉｗ ｏ ｈ ｕ ｔ ｒ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｓ ｌｏ ｉｔｏ ｕ ｅ ． ｈ ａ ｏ ｓ ｈｎ ｈ ｉ ｗ ｉ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｆｒｄｆｅ ｅ ｔ ｓ ｓａ ｄ ｔｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｕ ｉ ｇ ｔｅ ｃａ ｄ ｎ ａ ｉ ｓｔ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｓ ｒｔ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｏ ｉ ｒ ｎ ｅ ｎ ｈ ｔ ｏ ｆｒｄ ｃｎ ｌｄ ｉ ｇｒ ｄ ｕ ｏ ｃ ａ ｇ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ｔ ｉ ｕ ｈ ｓｃ
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２０ ０７年 第 ２ ６卷 第 ２期
传感器与微系统 （ ｒ ｓｕ ｅ ａ ｄＭｉ ｏＹｔ ｅｈ ｏ 西 ｓ Ｔａ ｄ ｃｒ ｎ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎｌ ｅ） ｎ ｒ ｅ 。
光纤Ｂ ａ 光栅 与长周期 光纤光栅 比较及传感应 用 术 ｒ鹳
距 离远 （ 传感 器到解 调端可达几公 里 ）耐腐蚀 、 敏度 、 、 高灵
被 动器件 、 易形 变等 特点 … ， 且 ， 而 易于 同光 纤 系统 集成 ，
基于长周期光纤光栅的温度传感器研究
ｃ ＝ ｆ ７ ， ’ ／
年 砖 ／ｒ ｒ． 中 （ 口 ａ ＝ ／ ， ￣ ／
１ ．谐振 波 长 温 度特 性 的 理 论分 析
在长周期光纤光栅中 ，位于谐振 波长 处 的光 波 将 纤 芯 基 模 转 化 为 包 层模 进 入 光 纤包层传输 ，而在包层模传输 的包层模式 会 由于 光 纤 涂 覆 层 的 吸 收 以 及 光纤 弯 曲的 影 响而 很 快 地 衰 减 掉 ，这 样 就 会 在透 射 谱 中 出现 损 耗 峰 。 而 波 长 不 满 足相 位 条件 的 光波则将基本无损耗地 在纤 芯中传播 ，从 而实现 了波长选择性 损耗的特性 。当外界 的 温 度 ， 纤 光栅 的 周 期 、 芯 基 模 的 有效 光 纤 折 射 率 以 及 包 层 模 的 有效 折 射 率 都 可 能 会 发 生 相 应 的 变 化 ，从 而 引起 光纤 光 栅 的谐 振 波 长 的 改 变 ，这 时 只 需要 测量 长 周 期 光 纤 光 栅 输 出 特 征谱 的 变 化就 可 以得 出被 测 量 的值 ，这 就 是 光 纤 光 栅作 为波 长 调 制 型 传感器的基本工作原理。 研究长周期光纤光栅的敏感特性要从 研 究长周期光纤光栅最基本 的相位 匹配条 件 出发 ：
色散 因子 ， ＝ 一 ＝ ｒ ＂ 舢
一
表 示 光 纤的 热 膨 胀 系数 ， 为温度灵敏度因子。
／ Ｉ 皿 厦 ｌ Ｊ 。
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因为 由热 光 效 应 引起 的纤 芯 基 模 和 包 层 模 的 有 效 折 射 率 变 化 可 以 分 别表 示 为 ：
和 ≮ ． 别 表 示 纤 芯和 包 层 的 热 光 系数 ， 分 则 ｒ 的 表达 式 可 以 改 写 为 ：
文献 中， Ｂ ｈ ｔ 等人利用在康宁 Ｖ． ａ ａｉ ａ Ｓ －２ ＭＦ ８光纤 中制造的 、人 ２ ０ ｍ的 ８ 长 周 期 光 纤光 栅 ，研 究 了温 度对 长 周 期 光 纤 光 栅 传 感 器 的 作 用 。 图 １显示 当温 度 由 ２ ． 为 １９ ７ ２７ ０ Ｃ变 ４ ．℃时 ， 振 波长 将 由１０ ． 谐 ６７ ８ ｍ变为 １ １ ．ｒ 其波长改变量的斜率 ｎ ６ ９ ６ ｍ。 ｉ 为 ０ ０９ ｒ ￣ 约 比 Ｆ Ｇ的 高 一个 数 量 ．０ ３ ｍ／Ｃ， ｉ Ｂ － 级 。 显 示 了 长 周期 光 纤 光 栅 中 四个 不 同 图２ 的谐振带以及标准 Ｆ Ｇ传感器的温度 灵敏 Ｂ 度。其清楚地表 明长 周期光纤光栅的不同 谐振 带具 有 不 同 的温 度 灵敏 度 且 其 灵 敏 度 远 高于 光 纤 Ｂ ａ ｇ 感 器 的温 度 灵 敏 度 。 ｒｇ 传 Ｓ ｕ ｘ等 人 在 光 敏 的 Ｂ ｅ 合材 料 ｈ Ｇ 混 组 成 的 光 纤 中 制造 而 成 长 周 期 光 纤 光 栅 具 有很高的温 度灵敏 度，其温 度灵敏度能够 达 到 ２ ５ ｐ ￣ｌ ７ ０ ｍ／ ６ 】 。而 Ｂ ａｉ 人制 造 出 ｈｔ ａ等 来 的 周期 为 ４ ｍ 的长 周 期 光 纤 光栅 的 温 ０ 度 灵敏 度 则很 低 为 １８ ｒ／￣ ．ｐ ｃ，比 Ｆ Ｇ光 ｏ Ｂ
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光纤光栅传感技术是一种基于光纤光栅的传感方法，该方法可以实现对多种物理量的测量和监测，在工业控制、环境监测、航空航天等领域具有广泛的应用。
一、光纤光栅传感技术的基本原理光纤光栅传感技术是基于光纤光栅的干涉原理实现的，其基本结构包括一个光纤光栅和一个光源。
光源经过光纤光栅后，会被反射回来，并与入射光进行干涉，产生干涉图案。
通过对干涉图案进行分析，可以得到与被测量物理量相关的干涉模式，从而实现对物理量的测量和监测。
二、光纤光栅传感技术的特点光纤光栅传感技术具有以下特点：1. 高灵敏度：光纤光栅传感技术具有高灵敏度和高分辨率的特点，能够实现对微小变化的测量和监测。
2. 高可靠性：由于光纤光栅传感技术采用光学传输信号，避免了传统电学测量系统中电磁波干扰等问题，因此具有高可靠性。
3. 高精度：光纤光栅传感技术精度高，能够实现对物理量的精确测量和监测，能够满足工业控制和科学研究的要求。
4. 无须外部电力供应：光纤光栅传感技术可以通过光纤传输信号，无须外部电力供应，避免了传统测量系统中复杂的电路和电源设计。
三、光纤光栅传感技术的工程应用研究1. 工业控制领域：光纤光栅传感技术可以实现对温度、压力、振动等物理量的测量和监测，广泛应用于机械加工、化工等行业的工业控制中。
在机械加工中，光纤光栅传感技术可以实现对数控机床的精确定位、运动速度的监测等。
在化工行业中，光纤光栅可以实现对管道压力、流量等的测量和监测。
2. 油气勘探领域：光纤光栅传感技术可以实现对石油和天然气井的测量和监测，包括温度、压力、流量等多种物理量。
该技术对于提高石油和天然气的产出率、降低开采成本等具有重要的作用。
3. 环境监测领域：光纤光栅传感技术可以实现对环境参数的测量和监测，包括温度、湿度、气体等多种物理量。
在环境监测领域中，光纤光栅传感技术可以用于城市建设、农业生产、气象预报等多个方面。
光纤光栅传感器应变传递理论研究共3篇
光纤光栅传感器应变传递理论研究共3篇光纤光栅传感器应变传递理论研究1光纤光栅传感器应变传递理论研究光纤光栅传感器是一种基于光纤光栅的效应传感器，它利用了光纤特有的优势，具有体积小、重量轻、易于安装、不受电磁干扰等特点，广泛应用于航空航天、能源、交通、军事、环保等领域。
其中，应变传感器是光纤光栅传感器应用最广泛的一类，其在工程领域中具有非常重要的作用。
因此，对光纤光栅传感器应变传递理论的研究显得尤为重要。
光纤光栅传感器应变传递理论主要包括两个部分，即光纤光栅的应变响应机制和应变信号的传递原理。
首先，我们来看光纤光栅的应变响应机制。
光纤光栅传感器是利用光纤光栅的光栅衍射效应实现的。
因此，当光纤光栅受到外界应变时，其衍射波长会发生改变，即光栅常数随应变变化，这种变化可以通过测量光纤光栅光谱的移位来得到。
此外，光纤光栅光谱的最大移位和应变或温度的线性关系也是在响应机制中需要考虑的因素之一。
其次是应变信号的传递原理。
应变信号从传感器到达光源端的传递主要是通过光学纤维的传输完成。
一般来说，光学纤维传输中主要有三个因素对光学信号的传输质量产生影响，即纤维本身的损耗、光斑（模式场）的展宽和多径散射。
在传输过程中，光纤光栅传感器可以采用不同的光谱分析技术，如微填孔（FBG）、长周期光栅（LPG）等，来实现光学信号的获取和处理。
基于光谱分析的技术可以通过对应变信号的光谱特征进行分析和处理，得到与实际应变值相对应的传感信号。
总的来说，光纤光栅传感器应变传递理论研究是光纤光栅传感器技术的核心。
该领域的研究内容广泛，涵盖了物理学、材料学、光学、工程学等多个学科领域。
传感器的性能取决于其信号测量的准确性、灵敏度和响应速度等因素。
因此，在现有的研究成果基础上，需要继续深入研究光纤光栅传感器应变响应机制和传递原理，以更好地提高其性能和应用范围。
此外，还需要进一步开发和完善相关的仪器设备和分析方法，以满足不同领域应用的要求。
综上所述，光纤光栅传感器应变传递理论研究是一项长期、持续的工作，其对当前智能制造、智能化城市和智慧交通等领域的推动作用不可忽视。
长周期光纤光栅传感器的研究
长周期光纤光栅传感器的研究Research of Long-term Optical Fiber Grating Sensors王琦东华大学应用物理系摘要：介绍了长周期光纤光栅的原理、发展历史和现状，重点介绍了长周期光纤光栅的传感原理和技术。
详细分析了浓度的变化对透射光谱的影响，以及不同弯曲曲率下，谱形和中心波长的变化，提出并分析了一种新的长周期光纤光栅传感系统。
Abstract:The main principle, developing pand present status of long-term optical fiber grating are introduced.. Long-period fiber grating sensing principles and techniques have been analyzed.The impact on the transmission spectra by change of Concentration of Solution has been analyzed and change of transmission spectra and Center Wavelength of different bending curvatures detailedly, especially for cross-sensitivity of strain and other parameter. The discrimination technologies for cross-sensitivity of strain and temperature have been mainly discussed. The principal solutions of multi-parameter sensing head configurations involving fiber-grating devices have been overviewed and sorted. The multi-functional fiber grating sensing system has been proposed and analyzed.关键词：长周期光纤光栅，传感，透射光谱，弯曲曲率Key words: long period fiber grating, sensing, transmission spectra,bending curvature 一．介绍光纤光栅是一种新型光学器件,它是基于光纤材料的光敏特性,在纤芯内形成的空间相位光栅。
基于长周期光纤光栅的几种传感器模型的比较
（ ． ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ ｄ ｒ ｔｓ Ｃ ｌ ｇ ｆＯｐｏＥ ｅｔ ｃａ ｄＥ ｅｔ ｃＩｆｒ ｔ ｎ １ Ｋｅ ａ ｏａｏ ｙｏ Ｍｏ ｅｎ Ｏｐ ｃ ， ｏｌ ｅｏ ｔ－ ｌ ｒ ｎ ｌｃｒ ｏｍａ ｏ ｉ ｅ ｃｉ ｉ ｎ ｉ
Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＳ ａ ｇ ａ ｏ ｃ ｅ ｃ ｎ ｃ ｏ ｏ ｙ， ｈ ｎ ｈ ０ ０ ３， ｉ ａ； ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ， ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｈ ｎ ｈ ｉｆ ｒ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ９ Ｃｈ ｎ ｙ ｉ
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使用两根 Ｌ Ｇ作两点测量 Ｊ Ｐ 。
Ｌ ＰＧＩ ＰＩ １ Ｎ
周期光纤 光 栅 的表 面 镀 上一 层 数 十至 数 百 纳米 的 薄膜 层， 薄膜层对 待测 量敏 感 ， 当待 测量 变化 时 ， 膜层 的物 薄 理性质将会 发生 变化 ， 种 变化将 合纳 米球 薄膜 ， 成 了 Ｌ Ｇ 制 Ｐ 湿度传感器 Ｊ 。图 ２为此传感 器在空 气相对湿 度 由低至 高变化 的实验结果 。 由图可 见 ， 当湿度 由低至高 变化 时 ，
谐 振 波 长 向 短 波 长 方 向 漂 移 。此 漂 移 可 解 释 如 下 ： 度 湿
梁 维 源 ，覃 溪 ，欧启 标 ，思 亮４ ，姚
（ ．钦州学 院 物理与材料科学学 院，广西 钦州 ５５ ０ ； １ ３ ０ ０
２ ．广西工学 院鹿 山学 院 电子信息与控制工程 系 ，广西 柳州 ５ ５ １ ； ４ ６ ６ ３ ．广西师范大学 电子工程学院 ，广西 桂林 ５ １０ ； ４０ ４
薄 膜 层 的折 射 率 增 加 。而 我 们 知 道 ， 境 折 射 率 增 加 时 ， 环
长周期光纤光栅折射率 传感 的一个 巧妙应用是 在光 栅的表面沉积一层具有 亲水性 的聚合 物。 由于 聚合物 的 亲水性 ， 当空气 中的水气成份 发生变 化时 ， 聚合物 的光学
［ 中图分类号 ］Ｔ ２３ Ｎ ５
［ 文献标识码 ］Ａ
［ 文章编号］ １７ ８ １ （ ０２ ０ —０２ —０ ６ ３— ３４ ２ １ ） ３ ０ ９ ４
峰发 生变 化 ， 种变 化既 体现在 谐振 波长 的漂移 上又 体 这 现在 透射强 度 的变化 中 ， 即为 长周 期光 纤光栅 的折 射 此 率传感特性 。利用长周期 光纤光 栅 的折 射率 特性可制 作 性能各异的长周期光纤光栅折射率传感器 。 北京理工大学 的刘 丽辉等人 利用 长周期光 纤光栅 的
折 射 率 特 性 设 计 了如 图 ｌ 示 油 罐 漏 油 检 测 装 置 ， 装 置 所 此
长周期光纤光 栅 （ Ｐ ｌ ｇｐｒ ｄｆ ｅ ｇａ ｎ ） 一 Ｌ Ｇ， ｎ ｅｉ ｂ ｒ ｒｔ ｇ 是 ｏ ｏ ｉ ｉ 种 能够将纤 芯导模的特定波 长 的光 耦合 到 同向传 输 的包 层模式 中的光 纤器 件。 由于它 具有 制作 成本 低 ， 度 容 精 易控制 ， 后向反射 ， 无 具有 更好 的应 力 、 温度 、 射率传感 折
［ ｝ ］
［ ｝ ］
ＰＩ Ｎ２
长 的漂移或 谐振 峰 值 的变化 。反过来 ， 通过 探 测光 栅谐
振波长或谐振 峰的变化 即可实 现对待测 量 的探 测 。本 文
将 对 最 近几 年来 长周 期 光 纤 光 栅 在 光 纤 传 感 领 域 的 研 究 图 １ 长 周 期 光 纤 光 栅 漏 油 检 测 装 置
实验 中 ， 当有 原油 泄漏 时探测 系统 的输 出电压 的变 化从
［ 收稿 日期 ］２ １ —１ ２ ０ １ １— ９ ［ 作者简介 ］梁维源（ ９ ２ ） 男 ， １８ 一 ， 广西玉林人 ， 州学院物理 与材料科 学学院讲师。 钦
３ ０
钦州 学 院学报
第２ ７卷
２ ７ Ｖ变 化 到 ４ ８ Ｖ。 他 们 还 对 温 度 和 水 泄 漏 进 行 了 实 ．４ ．７
验 ， 果表明 ， 度 的变化 带来 的影 响 很小 ， 于折 射率 结 温 对
远 比原 油 为 小 的 水 ， 统 同样 不 敏 感 ， 证 明 了应 用 此 系 系 这 统 来 探 测 原 油 等 折 射 率 较 高 的 液 体 的 泄 漏 具 有 一 定 的可
行性 。
由低 向高变化 时 ， 薄膜 中的水分含 量将会 增加 ， 进而 引起
特 性 和 可 重 复 性 等 特 点 ， 此 近 年 来 对 它 的 研 究 获 得 了 因
很大 的发展 。 目前对 于长周 期光纤 光栅 的研究 主要集 中 于传感 领域 ， 其是 镀膜 长周 期光 纤 光栅 做传 感器 件 的 尤
研 究 … ＿ 。所 谓 镀 膜 长 周 期 光 纤 光 栅 传 感 器 ， 是 在 长 ２ Ｊ 就
由图可见 ， 宽带 光源 发 出 的光 经 过一 个 ３ Ｂ耦 合 器 ｄ 耦合 到两 根光栅 中， 使用 光 电检 测装 置对 经过 光栅透 射 出来的光进行 探 测 。当油漏 到光栅 上 时 ， 将会 引起 光 栅 的环 境折 射率 的变化 ， 而 引起 谐振 波长 较大 幅度 的漂 进 移 。光电二极管对从光 纤射 出来 的光 进行光 电转换 并放
第２ ７卷 第 ３期
Ｖ０． ７ ＮＯ ３ １２ ．
钦
州
学
院
学
报
２１ ０２年 ６月
Ｊ ｎ ．，２ １ ｕｅ ０２
Ｊ Ｕ Ａ Ｏ ＲＮ Ｌ ＯＦ Ｑｍ Ｚ Ｕ Ｕ Ｉ Ｅ Ｉ Ｙ ＨＯ Ｎ Ｖ ＲＳ Ｔ
长 周 期 光 纤 光 栅 在 传 感 领 域 的 应 用 研 究
４ 广 西 师 范 大 学 物 理 科 学 与技 术 学 院 ，广 西 桂 林 ５ １０ ） ． ４０ ４
晨
［ 摘
要 ］ 长周期光纤光栅在通讯 与传感领域 有着广 泛 的应 用， 目前光纤传感 研 究的热点之 一。该 文 是
主要介绍最近几年 国内外长周 期光纤光栅在传 感领域 的最新研 究进展 。这 些研 究包括 应用折射 率特性做 油罐 漏油检测 、 湿度 检测， 应用 应力特 性做 轴 向应力探测 、 动探 测以及 困扰业界 的交叉敏感 问题 的解决 方案等。 振 ［ 关键词 ］ 长周期光纤光栅（ Ｐ ； Ｌ Ｇ） 传感器 ； 透射谱 ； 谐振波长
大 ， 后 通 过 电 压 的 变 化 即 可 感 知 是 否 漏 油 。 在 他 们 的 最
进展作 一个 总体 的回顾。
１ 长 周 期 光 纤 光 栅 在 传 感 领 域 中 的
最 新 应 用 研 究
１ １ 折 射 率 传 感 ．
当外界折射率 发生 变化 时 ， 周期 光纤 光 栅 的谐 振 长