光纤传感技术

θ
光束1 1 光束2 2
Λ
双干涉光干涉写入
Bragg光栅传感器的原理
FBG传感器通过测量布拉格波长的漂移实现对被测 量的检测，光栅布拉格波长（ λB ）条件可由下式 （1）表示
当宽谱光源入射到光纤中，光栅将反射其中以布拉 格波长 λ B 为中心波长的窄谱分量。在投射谱中， 这一部分分量将消失， λ B 随应力与温度的漂移 为
光纤光栅传感器
FBG（Fibre Bragg Grating） －是指单模掺锗（硅）光纤经紫外光照射成栅 技术而形成的全新光纤型布拉格光栅。成栅 后的光纤纤芯折射率呈现周期性分布条纹并 产生布拉格光栅效应。
包层 纤芯
布拉格光栅结构
Bragg光纤光栅的成栅方法
双光束干涉写入技术 相位掩膜写入技术 逐点写入技术 在线成栅技术
1. 2. 3. 4.
5 石油化工：本质安全，适合于石化厂、油田中温度、 液位的测量 6 核工业中的应用：监视废料站、反应堆建筑 7 光纤还可用于水听器、机器人手臂传感、安全识别 系统等
因此，可推导出常温和常应力条件下的FBG应力和温 度响应条件如下式：
可见FBG光栅传感器的反射波长与温度、应变都有 良好的线性关系。
光纤光栅技术的应用
应用十分广泛，特别适合于强电磁场、腐 蚀等恶劣或特殊环境中： 土木工程：如桥梁、大坝、岸堤大型结构 的健康安全检测 航天工业：如飞机上压力、温度、振动、 燃料液位等指标的检测 船舶航运业：如船舶的损伤评估及报警 电力工业：由于不受电磁场影响，特别适 合于电力系统的温度监控
光纤wenku.baidu.com感器的特点：
抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全。 灵敏度高 重量轻、体积小、可挠曲 测量对象广泛 对被测介质影响小 便于复用，成网 综合性价比高
光纤光栅
光纤光栅是光纤纤芯折射率受到永久的周期性微 扰而形成的一种光纤无源器件，它能将入射光中 某一特定波长的光部分或全部反射。 光纤光栅传感： 光纤光栅传感： 通过拉伸和压缩光纤光栅，或改变温度可以达 到改变光纤光栅的周期和有效折射率从而达到改 变光纤光栅的反射波长的目的。反射波长和应变、 温度、压力物理量成线性关系，根据这些特性， 可将光纤光栅制成应变、温度、压力、加速度等 多种传感器。
光纤传感技术
光纤传感器的基本原理 光纤不仅可以作为光波的传输媒质，而且光 波在光纤中传播时表征光波的特征参量（振 幅、相位、偏振态、波长等）因外界因素 （如温度、压力、磁场、电场、位移等）的 作用而间接或直接地发生变化，从而可将光 纤用作传感器元件来探测各种待测量（物理 量、化学量和生物量）。
光纤传感技术的分类
光纤传感器可分为传感型（本征型）和传光型 （非本征型）两大类。 本征型： 本征型： 利用外界因素改变光纤中光的特征参量，从而 对外界因素进行计量和数据传输的，称为传 感型光纤传感器 －具有传感合一的特点，信息的获取和传输都 在光纤之中。
光纤传感技术的分类
非本征型： 非本征型： 是指利用其它敏感元件测得的特征量，由光 纤进行数据传输。 －充分利用现有的传感器，便于推广应用。 两类传感器都可分成光强调制、相位调 制、偏振态调制和波长调制几种形式。