光纤光栅传感器技术及其应用
光纤光栅传感器技术及其应用

For personal use only in study and research; not forcommercial use光纤光栅传感器技术及其应用概述光纤光栅传感器的基本原理及实际应用,介绍了光纤光栅传感器在地球动力学、航天器及船舶航运、民用工程结构、电力工业、医学、和化学传感中的应用。
一、前言1978年加拿大渥太华通信研究中心的K·O·Hill等人首次在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏效应,并采用驻波写入法制成世界上第一根光纤光栅。
1989年,美国联合技术研究中心的G·Meltz等人实现了光纤Bragg光栅(FBG)的UV激光侧面写入技术,使光纤光栅的制作技术实现了突破性进展。
随着光纤光栅制造技术的不断完善,其应用的成果日益增多,从光纤通信、光纤传感到光计算和光信息处理的整个领域都将由于光纤光栅的实用化而发生革命性的变化,光纤光栅技术是光纤技术中继掺铒光纤放大器(EDFA)技术之后的又一重大技术突破。
光纤光栅是利用光纤中的光敏性制成的。
所谓光纤中的光敏性是指激光通过掺杂光纤时,光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应变化的特性。
而在纤芯内形成的空间相位光栅,其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。
利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。
这些器件具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小,易与光纤耦合,可与其它光器件兼容成一体,不受环境尘埃影响等一系列优异性能。
光纤光栅的种类很多,主要分两大类:一是Bragg光栅(也称为反射或短周期光栅);二是透射光栅(也称为长周期光栅)。
光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构,从功能上还可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅,色散补偿型光栅是非周期光栅,又称为啁啾光栅(chirp 光栅)。
目前光纤光栅的应用主要集中在光纤通信领域和光纤传感器领域。
在光纤传感器领域,光纤光栅传感器的应用前景十分广阔。
光纤光栅传感网络技术研究与应用

光纤光栅传感网络技术研究与应用随着科学技术的发展,传感器在各个领域的应用越来越广泛。
其中,光纤光栅传感网络技术作为一种先进的传感器技术,具有高灵敏度、抗干扰能力强、传输距离远等优点,在工业生产、医疗卫生、建筑设施等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍光纤光栅传感网络技术的现状、研究方法及其应用,并展望未来的发展趋势。
光纤光栅传感网络技术是基于光纤光栅(FBG)的一种传感器技术。
光纤光栅是一种由光纤制造的周期性折射率变化的器件,通过对光纤的光学特性进行调制,实现对特定波长光的反射。
光纤光栅传感网络由多个光纤光栅和一个解调器组成,通过对反射光的波长变化进行测量,实现对外部物理量的感知。
该技术在其他相关领域也有着广泛的应用,如光纤通信、光学陀螺仪等。
目前,国内外对于光纤光栅传感网络技术的研究已经取得了很多成果。
在国外,一些知名的研究机构和企业,如美国的麻省理工学院、斯坦福大学、日本的东芝公司等,都在该领域进行了深入的研究和产品开发。
在国内,一些高校和科研机构,如清华大学、北京大学、中科院等,也在积极开展光纤光栅传感网络的研究工作。
在实现方法上,目前光纤光栅传感网络主要采用分布式和集成了两种方式。
分布式光纤光栅传感网络可以实现长距离的感知,但解调难度较大;集成式光纤光栅传感网络可以实现多个光纤光栅的集成,提高测量精度和响应速度,但测量距离较短。
还有一些研究小组尝试将光纤光栅与其他传感器进行结合,以实现多参数的测量。
光纤光栅传感网络技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中,可以利用光纤光栅传感器对生产过程中的各种物理量进行实时监测,如温度、压力、位移等,以提高生产效率和产品质量。
在医疗卫生领域,光纤光栅传感器可以用于实时监测病人体内的生理参数,如血压、体温等,为医生提供准确的诊断依据。
在建筑设施领域,光纤光栅传感器可以用于监测建筑物的变形、振动等,为建筑物的安全评估和预防性维护提供支持。
随着光纤光栅传感网络技术的不断发展,未来该领域的研究将更加深入和应用更加广泛。
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。
光纤光栅传感器的原理应用

光纤光栅传感器的原理应用1. 光纤光栅传感器的基本原理光纤光栅传感器是一种基于光纤光栅原理的传感器,主要用于测量和监测光纤中的温度、应变、压力等物理量。
其基本原理如下:•光纤光栅构造:光纤光栅由一段光纤中定期布置的光栅构成,其中光栅中的折射率周期性变化,形成了一个光栅结构。
•光栅反射与折射:当光线传播通过光纤光栅时,一部分光线会被光栅反射回来,另一部分光线会因为光栅的折射而偏转。
•光栅中的相位偏移:当外界物理量(如温度、应变、压力)作用于光栅光纤时,会引起光栅的折射率发生改变,从而导致光栅中的相位偏移。
•相位偏移的测量:通过测量光纤光栅反射光的相位,可以间接得到光栅中的相位偏移,进而推导出外界物理量的变化。
2. 光纤光栅传感器的应用领域光纤光栅传感器在各个领域都有广泛的应用,包括但不限于以下方面:2.1 温度传感•石油和化工工业:用于测量和监测油井和化工过程中的温度变化,以确保设备的正常运行和安全性。
•电力系统:用于测量电力设备和输电线路中的温度,以保护设备并及时发现故障。
•环境监测:用于测量大气温度、水温等环境参数,用于气象和环境保护研究。
2.2 应变传感•结构安全监测:用于测量桥梁、建筑物等结构的应变变化,以预防和监测结构的损坏。
•航天航空领域:用于测量飞机、火箭等复杂结构的应变,以保证其安全性和稳定性。
•汽车工业:用于测量汽车和列车等交通工具的应变,以确保车辆的安全性和性能。
2.3 压力传感•工业自动化:用于测量和监测工业设备中的压力变化,以控制和调节设备的运行状态。
•化工过程:用于测量化工过程中的压力,以确保设备的正常运行和安全性。
•石油勘探:用于测量油井中的压力变化,以评估油井的产量和储量。
3. 光纤光栅传感器的优势和特点光纤光栅传感器具有以下优势和特点:•高灵敏度:光纤光栅传感器能够实现高精度的物理量测量,具有很高的灵敏度和分辨率。
•远距离传输:光纤传输具有低损耗和高带宽的特点,可实现长距离传输和分布式测量。
光纤光栅及其传感技术

光纤光栅及其传感技术
光纤光栅是一种利用光的干涉原理来实现光信号传输和传感的技术。
它具有高灵敏度、高分辨率和广泛的应用领域等特点,被广泛应
用于光通信、光传感和光学仪器等领域。
光纤光栅的基本原理是利用光纤的折射率分布在一定长度内变化,形成一定的反射光强分布,从而实现对光信号的控制和传感。
常见的
光纤光栅有两种类型,分别是光纤光栅传输器和光纤光栅传感器。
光纤光栅传输器是利用光纤光栅的反射、透射和干涉等特性,将
光信号传输到目标位置。
它可以实现对光信号的调制、分光、合并等
功能,为光通信系统提供了重要的技术支持。
光纤光栅传输器的应用
领域包括光纤通信、光纤传感、激光器和光放大器等。
光纤光栅传感器则是将光纤光栅作为敏感元件,实现对温度、应变、压力、湿度等物理量的测量。
光纤光栅传感器具有灵敏度高、抗
干扰性强、体积小等优点,被广泛应用于工业生产、环境监测、医学
诊断等领域。
光纤光栅传感器的工作原理是通过测量光纤光栅的反射
光波长或亮度的变化,来推断被测量物理量的变化。
光纤光栅技术的发展为光通信和光传感领域带来了重大突破。
它
不仅提高了光通信系统的传输质量和性能稳定性,而且为物理量测量
和环境监测等领域提供了一种高精度、实时的测量手段。
总结起来,光纤光栅是一种基于光的干涉原理的传感技术,具有
高灵敏度和广泛的应用领域。
它可以应用于光通信系统的光纤传输和
光传感器的物理量测量等领域。
随着光纤光栅技术的不断发展和突破,相信它将在未来的互联网技术应用中发挥越来越重要的作用。
光纤光栅传感器技术的研究与应用

光纤光栅传感器技术的研究与应用光纤光栅传感技术简介光纤光栅传感技术是一种新兴的传感技术,它是利用光纤光栅传输和接收光信号,实现对物理量和环境参数的检测和测量。
这种传感技术因其高温度稳定性、高灵敏度、高分辨率、抗电磁干扰等优点,具有在多个领域有应用前景。
光纤光栅传感技术的研究光纤光栅传感技术是光纤传感技术中的一种,它是将光纤和光栅相结合,形成一种特殊结构的传感器。
光栅具有折射率周期性的结构,能够产生对光波的反射,形成光反射信号,而借助于这个特殊结构,就可以实现对物理量和环境参数的检测。
光纤光栅传感技术的研究主要包括传感器的结构设计、光纤材料的选择、传感器的应变灵敏度和温度稳定性等方面的研究。
光纤光栅传感技术的应用光纤光栅传感技术具有多种应用场景,主要可以分为结构健康监测和环境检测两类。
1. 结构健康监测随着结构健康监测技术的发展,光纤光栅传感技术在工业和民用领域的应用越来越广泛。
例如,在航空航天领域,光纤光栅传感技术可以用于飞机结构的应力和应变检测,从而保证飞机的安全。
在铁路交通领域,光纤光栅传感技术可以用于铁路桥梁和隧道的健康监测。
在海洋工程领域,光纤光栅传感技术可以用于海底输油管道的监测,从而保证海底油气的开发和生产安全。
2. 环境检测光纤光栅传感技术可以应用于多种环境参数检测,包括温度、压力、电场等参数。
例如,在石化工业领域,光纤光栅传感技术可以用于液化天然气储罐的温度监测;在电气工程领域,光纤光栅传感技术可以用于高压电缆的测量和保护。
总之,光纤光栅传感技术以其独特的物理特性和多样的应用优势,在现代传感领域得到广泛的应用。
未来,随着技术的发展和普及,光纤光栅传感技术将会在更多的领域、更广泛的应用中发挥作用,为人类提供更多的安全和保障。
光纤光栅传感器技术及其应用

光 纤光 栅传 感器可用于化 学传感 , 因为光 器还 可用来测量心 脏的 效率。 生把嵌有光纤 医
栅 的中心波长 随折射 率的 变化而 变化 , 光栅 光栅 的热 稀释导 管插入病 人心脏 的右心房 , 而 并
间倏失波的相互作用。 前 已经用长周期光栅测 注射人一种冷 溶液, 目 可测量肺动脉血液的温度, 出了许 多化学 物质的浓度 , 则上, 原 任何具 有吸 结合脉 功率就 可知 道心脏 的血液 输出量 , 对 这 收峰 谱并且其折射率 在 1 和 1 5 . . 之间的化学物 于心脏 监测是非常重要的。 3 4
容 易得知其形变 . 从而 得知电流强度。 这是 一种
较为廉价的 方法, 并且不需要复杂的 电隔离。 这 是利用光纤 光栅传感 器实现远 距离恶 劣环境下 测量的实例 , 这种情况下, 在 相邻光栅的间距较 大, 故不需快 速调制和解调。 4 工程结构 、 民用工程的结 构监测是光纤 光栅传感器最 活跃的 领域 。 光纤 光栅 传感器可以 贴在结构 的 表面或预 先埋 人结 构中 , 结 构同时进 行冲击 对
质都可用长周期光 栅进行探测 。
3 电 力工业 、
光纤 传感 器有许多独特优 势 , 可以 解决许
多传统 传 感 器无 法解 决 的 问题 。 纤 光 栅 传 光
光纤光栅 传感器因不受电磁场干扰 和可实 感 器的应用 是一 个方兴 未艾的 领域 , 有着非 常 现长距离低损耗传输 , 从而成为 电力] 应用的 广 阔的发展前景。 业 有效 地解 决上述 问题对 于实 理 想选 择。 电流转 换 器可把 电流变化 转化 为电 现 廉价、 定、 稳 高分辨 率、 大测 量范 围、 多光 栅 这 压变化 , 电压变 化使压 电陶瓷 ( Z ) P T 产生形变 , 复用的传感 系统具 有重要意 义, 些都 有待发 而 利用贴于PZ 上的 光纤 光栅的波长 漂移 , T 很 展 。
《2024年光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用》范文

《光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用》篇一一、引言随着科技的不断发展,结构健康监测成为了众多领域的研究重点。
其中,光纤光栅传感技术以其独特的优势,在结构健康监测中发挥着越来越重要的作用。
本文将探讨光纤光栅传感技术的原理、特点及其在结构健康监测中的应用。
二、光纤光栅传感技术概述光纤光栅传感技术是一种基于光纤光栅的传感技术,其核心是光纤光栅。
光纤光栅是一种利用光纤内芯的折射率周期性变化形成的光纤传感器件。
其工作原理是通过测量光在光纤光栅中的反射或透射光谱的变化,来感知外界物理量的变化,如温度、应力、振动等。
三、光纤光栅传感技术的特点1. 高灵敏度:光纤光栅传感器能够感知微小的物理量变化,具有很高的灵敏度。
2. 抗干扰能力强:光纤光栅传感器具有较好的抗电磁干扰能力,适用于恶劣环境下的测量。
3. 长期稳定性好:光纤光栅传感器具有较好的长期稳定性,能够长时间进行连续监测。
4. 分布式测量:光纤光栅传感器可以实现分布式测量,能够在一条光纤上布置多个传感器,实现大面积、大范围的监测。
四、光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用1. 桥梁结构监测:桥梁是交通基础设施的重要组成部分,其安全性至关重要。
光纤光栅传感技术可以用于桥梁结构的应变、温度、振动等参数的实时监测,及时发现桥梁结构的损伤和异常情况,保障桥梁的安全运行。
2. 建筑结构监测:在建筑结构中,光纤光栅传感技术可以用于监测建筑物的应力、变形、振动等参数,及时发现建筑结构的损伤和安全隐患,为建筑物的维护和加固提供依据。
3. 隧道及地下工程监测:在隧道及地下工程中,由于环境恶劣、空间狭小,传统的传感器难以应用。
而光纤光栅传感技术具有较好的抗干扰能力和长期稳定性,适用于隧道及地下工程的监测。
它可以用于监测隧道的变形、应力、渗水等情况,及时发现潜在的安全隐患。
4. 水利工程监测:在水利工程中,光纤光栅传感技术可以用于大坝、水库等水利设施的变形、渗流、应力等参数的监测,及时发现水利设施的损伤和异常情况,保障水利设施的安全运行。
光纤光栅温度传感器原理及应用

光纤光栅温度传感器原理及应用嘿,朋友们!今天咱来聊聊光纤光栅温度传感器,这玩意儿可神奇啦!你看啊,这光纤光栅温度传感器就像是一个超级敏感的小侦探。
它是咋工作的呢?简单来说,就是利用了光纤光栅对温度变化特别敏感的特性。
就好比人对自己喜欢的东西特别在意一样,温度一变,它立马就能察觉到。
想象一下,在一些高温或者低温的环境里,普通的传感器可能就有点扛不住啦,但光纤光栅温度传感器可不一样,它就像个顽强的小强,啥恶劣环境都能应对自如。
它能在各种复杂的场景中准确地测量温度,是不是很厉害?那它都能用在啥地方呢?这可多了去了!比如说在工业领域,那些大型的机器设备运行的时候,温度可是个关键指标啊,有了它就能随时监控温度,确保设备正常运行,这就像给机器请了个专门的健康顾问。
还有啊,在一些科研实验中,要求温度测量得特别精确,这时候光纤光栅温度传感器就派上大用场了,它能提供超级准确的数据,帮助科学家们取得更好的研究成果,那可真是功不可没呀!在日常生活中,它也能发挥作用呢。
比如说在一些特殊的场合,像博物馆啊,对温度要求很高,它就能帮忙把温度控制得恰到好处,保护那些珍贵的文物。
它就像是一个默默守护的卫士,不声不响地做着重要的工作。
而且啊,它还有个很大的优点,就是不容易受到干扰。
不像有些传感器,稍微有点干扰就不准确了。
它可稳定啦,就像一座稳稳的山。
咱再来说说它的安装和使用。
其实也不难啦,只要按照说明书一步一步来,一般人也能搞定。
不过可得细心点哦,毕竟这是个高科技的玩意儿。
总之呢,光纤光栅温度传感器真的是个很了不起的发明。
它让我们对温度的测量和控制变得更加容易和准确。
有了它,我们的生活和工作都变得更加安全和可靠啦!它就像一把神奇的钥匙,打开了温度测量的新世界大门,让我们能更好地了解和掌控周围的世界。
难道不是吗?。
光纤光栅传感器原理及应用

光纤光栅传感器原理及应用
光纤光栅传感器是一种新型的光学传感器,它利用光纤及特殊的反射镜栅,使多普勒散射层间隙和入射光束经过一定角度反射多次,使两个层间隙形成阻断环境;从而将频率对变化的入射光束有效地分解,通过层间隙效应耦合实现被测物体表面形变量的信号传输,从而实现被测物体表面形变量的无接触检测。
由于光纤光栅传感器的特点,它在某些特定领域有其独到的应用,具体如下:
1、检测可燃气体浓度:光纤光栅传感器可以用于检测各种可燃气体的浓度,其原理是:通过观察各种可燃气体对不同波长的散射系数变化情况,根据系数大小和变化趋势可以推测出各种可燃气体的浓度;
2、检测灌溉补水情况:光纤光栅传感器可以用于无接触地检测灌溉补水情况,通过不同的土壤表面形变量对不同波长的散射系数变化情况,根据系数变化的大小可以推算出土壤的补水情况;
3、检测地面变化:光纤光栅传感器可以用于检测地面变化情况,例如地面沉降、crack等,其原理是:通过检测不同位置地表形变量对不同波长的散射系数变化情况,根据系数变化的大小和变化趋势可以判断出地面变化情况;
4、地下管线和房屋结构的检测:光纤光栅传感器可以用于无接触地检测地下管
线或房屋结构的选型变化,其原理是:通过检测管道或建筑结构的不同波长散射系数,根据散射系数的变化特征可以推测出其结构是否有变化;
5、其他力学工程的检测:光纤光栅传感器还可以用于检测其他力学结构的变化,例如工程机械,它们的特性也可以通过检测物体波长散射系数的变化情况来进行判断。
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。
光纤光栅传感器研究背景以及应用领域

光纤光栅传感器研究背景以及应用领域光纤光栅传感器是一种基于光纤光栅原理的传感器,它利用光纤中的光栅结构,在光纤内部通过光的干涉效应来测量温度、应变、压力、湿度等物理量。
光纤光栅传感器具有高灵敏度、远程测量、抗电磁干扰和高温耐受等特点,因此在许多应用领域具有广泛的应用前景。
光纤光栅传感器的研究背景源于对传统传感器的不足之处。
传统传感器一般采用电磁或电子原理来测量物理量,但存在着信号干扰、响应速度慢以及不能适应高温、高压等恶劣环境的问题。
而光纤光栅传感器通过利用光纤的特性,将传感器与被测量点分离,并将信号转换为光信号,从而避免了传统传感器的很多问题。
光纤光栅传感器在工程领域具有广泛的应用。
首先,光纤光栅传感器可以用于温度测量。
通过在光纤中引入光栅结构,通过测量光的频率和相位变化来确定温度的变化。
这种传感器具有高灵敏度和快速响应的特点,适用于高温或需要快速温度变化测量的环境。
其次,光纤光栅传感器可以用于压力测量。
通过在光纤中引入应变敏感的光栅结构,当光纤受到外力作用时,会产生应变导致光的频率和相位发生变化。
通过测量光的变化,可以确定外力大小。
光纤光栅传感器的这种特性使其在航空航天、汽车制造等领域的压力测量中具有很大的潜力。
另外,光纤光栅传感器还可以用于应变测量。
通过在光纤中引入应变敏感的光栅结构,当光纤被拉伸或压缩时,会产生应变导致光的特性发生变化。
利用这个原理,可以测量结构物的应变变化,如桥梁、建筑物等。
光纤光栅传感器的高灵敏度和远程测量的特点使其在结构健康监测领域备受关注。
此外,光纤光栅传感器还可以用于湿度测量、气体检测和化学物质分析等领域。
光纤光栅传感器具有很大的灵活性和适应性,可以根据不同的应用需求设计不同的传感器结构,并能够应对各种环境条件。
综上所述,光纤光栅传感器在工程领域具有广泛的应用前景。
随着技术的不断进步和应用需求的扩大,光纤光栅传感器将在各个领域中发挥更加重要的作用。
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。
光纤光栅的原理及应用

光纤光栅的原理及应用1. 引言光纤光栅是一种基于光纤的传感器,利用光纤中的光栅结构对外界的物理量进行测量和检测。
它具有体积小、响应速度快、测量范围广等优点,在许多领域中得到了广泛的应用。
本文将介绍光纤光栅的原理和一些常见的应用场景。
2. 光纤光栅的原理光纤光栅是通过在光纤中引入光栅结构来实现的。
光栅是一种具有周期性折射率变化的结构。
当光线穿过光栅时,会发生光的衍射现象,产生多个方向的散射光。
通过检测这些散射光的强度或频率,可以获得与外界物理量相关的信息。
在光纤光栅中,光纤的折射率会随着光栅的周期性变化而改变。
这种周期性变化可以通过多种方式来实现,例如使用光栅写入技术、光纤拉伸等。
变化的折射率将会对光的传播产生影响,使得传输的光线被限制在光纤的特定区域内。
3. 光纤光栅的应用3.1 光纤传感器光纤光栅可以用作光纤传感器来检测各种物理量,如压力、温度、应变等。
通过测量光纤光栅中的散射光的强度或频率变化,可以推断出被测量物理量的大小。
由于光纤光栅具有高灵敏度和快速响应的特点,因此在工业、医疗、航空等领域得到了广泛应用。
3.2 光纤通信光纤光栅也可以用于光纤通信系统中。
通过在光纤中引入光栅结构,可以实现滤波、增益控制、波长选取等功能。
光纤光栅可以对光信号进行调制和调控,提高光纤通信系统的性能和稳定性。
3.3 光纤激光器光纤光栅还可以用于光纤激光器的制作。
在光纤中引入光栅结构,可以形成一种反射镜,形成光纤激光腔。
通过调控光纤光栅的周期和折射率变化,可以调节激光器的输出功率和频率。
光纤激光器广泛应用于光通信、光谱分析等领域。
3.4 光纤传输系统光纤光栅也可以用于光纤传输系统中的信号调制和解调。
通过在传输光纤中引入光栅结构,可以实现波长选择、信号复用等功能。
光纤光栅可以对光信号进行调制,提高传输系统的带宽和传输距离。
3.5 光纤传感网络光纤光栅还可以用于构建光纤传感网络。
通过在光纤中布置多个光纤光栅传感器,可以实现对大范围区域的实时监测和测量。
光纤光栅传感器直径:技术与应用的专业解析

光纤光栅传感器直径:技术与应用的专业解析在当今的高科技时代,光纤传感器已成为测量与监控领域的核心组件。
其中,光纤光栅传感器以其独特的性能和广泛的应用前景,备受业界的关注。
而光纤光栅传感器的直径,作为其重要的物理参数,对于其性能和应用具有不可忽视的影响。
本文将对光纤光栅传感器的直径进行深入的专业解析,探讨其技术特点、应用领域以及未来的发展趋势。
一、光纤光栅传感器技术光纤光栅传感器是一种利用光纤光栅的反射光谱特性进行测量的传感器。
光纤光栅是在光纤上利用激光干涉技术在纤芯内形成的周期性折射率变化。
当特定波长的光经过光纤光栅时,会因为布拉格衍射原理被反射回来。
因此,通过测量反射光的波长变化,可以推导出外界物理量的变化。
光纤光栅传感器的直径是影响其性能的重要参数。
直径决定了传感器的机械强度、灵敏度以及与其他光学元件的兼容性。
一般来说,较粗的光纤具有更好的机械强度和更低的弯曲损耗,而较细的光纤则更容易与其它光学元件集成。
因此,在光纤光栅传感器的设计和制造过程中,需要根据实际需求选择合适的直径。
二、光纤光栅传感器的应用光纤光栅传感器因其高灵敏度、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,在许多领域都有着广泛的应用。
例如,在石油和天然气行业中,光纤光栅传感器可以用于监测井下压力、温度和气体浓度等参数;在电力行业中,光纤光栅传感器可以用于监测变压器油温和电场强度等;在航空航天领域,光纤光栅传感器可用于飞机和火箭的结构健康监测。
在各种应用场景中,光纤光栅传感器的直径选择对于其安装、维护以及与其它设备的兼容性都有着重要的影响。
例如,在航空航天领域,由于空间限制和设备轻量化的要求,需要选择较细的光纤光栅传感器。
而在石油和天然气行业中,由于工作环境恶劣,需要选择具有较好机械强度和耐腐蚀性能的较粗光纤光栅传感器。
三、未来发展趋势随着科技的不断发展,光纤光栅传感器的性能和应用范围也在不断拓展。
未来,光纤光栅传感器将会朝着更高灵敏度、更小尺寸、更高可靠性和更低成本的方向发展。
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。
光纤光栅技术与应用

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光纤布拉格光栅
光纤布拉格光栅
光纤光栅技术与应用
FBG有较小且均匀的周期,一般约为0.5~1µm,具有反射固定波长之特性。多用于温度、应力以及以此为基础而发展出的振动、流量、载荷疲劳、结构损伤、腐蚀等方面的分布式检测系统。
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t
f
啁啾光栅
啁啾光栅
光纤光栅技术与应用
t
f
t
p
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光纤光栅技术与应用
啁啾通常是指一种频率变化的现象,如果Bragg光纤光栅的周期或折射率沿长度方向发生一定变化,则其Bragg频率沿长度方向也会发生一定变化,即发生了啁啾,这种光纤光栅就称为啁啾光纤光栅。啁啾可以是线性的也可以是非线性的,周期沿长度方向线性变化的光栅称为线性啁啾光栅。
光纤光栅简介
光纤光栅技术与应用
输入谱
传输谱
反射谱
应变引起 波长移动
I
I
I
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光纤光栅简介
光纤光栅技术与应用
根据光纤光栅周期的长短及均匀性的不同,光纤光栅可分为短周期光栅(Bragg Grating,也称光纤反射光栅)长周期光栅(Long Period Grating,也称光纤透射光栅) 和啁啾光栅(Chirped Grating,又称为非周期光栅) 。
Signal 1
Signal 2
Signal n
Signal 3
Multiplexer
Demultiplexer
Optical Fiber
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时分复用技术示例
Lucent公司研制的单波长速率320Gb/s OTDM试验系统是目前单波长速率最高的系统。在发送端:20Gb/s电信号经光调制器输出光信号,再经由20GHz驱动的半导体电吸收光调制器、再生器使20Gb/s的光信号的脉冲宽度压缩变窄,之后采用延迟插入和极化正交的光时分复用OTDM MUX,产生出320Gb/s光信号。
航空航天工程中光纤光栅传感系统研究与应用

航空航天工程中光纤光栅传感系统研究与应用光纤光栅传感系统是一种基于光纤光栅传感原理的工程技术,广泛应用于航空航天工程中的各个领域。
通过利用光纤光栅传感系统,可以实现对航空器结构的监测与评估,提高航空器的安全性、可靠性和性能。
在航空航天工程中,航空器的结构健康监测与评估是至关重要的。
航空器在高空飞行时,承受着巨大的风压和机动负荷,结构的损伤或疲劳会对航空器的安全性产生严重影响。
传统的结构监测方法往往需要大量传感器和数据采集系统,不仅安装复杂,而且容易受到飞行振动的干扰。
而光纤光栅传感系统可以通过布置在结构中的光纤光栅传感器,实时检测结构的变形、应力、温度等参数,准确判断结构的健康状况。
一种常见的光纤光栅传感系统是基于光纤的布里渊散射原理。
通过光纤中的布里渊散射,可以测量光的频移,进而得到光纤所处的温度或应变。
利用此原理,可以在航空器结构中布置光纤光栅传感器,并将传感器所得到的信号通过光纤传输到信号采集与处理系统中进行处理和分析。
光纤光栅传感系统的特点是不仅可以长距离传输信号,而且对信号的传输距离和信噪比要求较低,适用于航空航天工程中的复杂环境。
在航空航天工程中,光纤光栅传感系统有多种应用。
首先,它可以用于航空器结构的健康监测与评估。
通过布置在航空器结构中的光纤光栅传感器,可以实时监测结构的变形、应力和温度等参数,及时发现结构的损伤或疲劳,预测结构的寿命,从而减少事故发生的风险。
其次,光纤光栅传感系统可以用于航空器的燃油监测与管理。
在航空器的燃油箱中布置光纤光栅传感器,可以实时监测燃油的液位、温度和压力等参数,及时提醒机组人员进行加油或燃油的调整,保证航空器的燃油使用安全和经济。
此外,光纤光栅传感系统还可以应用于航空器的温度和湿度监测、压力和流量监测等方面,在航空器的维修和保养中起到重要的作用。
值得一提的是,光纤光栅传感系统在航空航天工程中的应用还面临一些挑战和难题。
首先,航空器结构的复杂性和多变性给光纤光栅传感系统的布置和数据分析带来了一定的困难。
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光纤光栅传感器技术及其应用概述光纤光栅传感器的基本原理及实际应用,介绍了光纤光栅传感器在地球动力学、航天器及船舶航运、民用工程结构、电力工业、医学、和化学传感中的应用。
一、前言1978年加拿大渥太华通信研究中心的K·O·Hill等人首次在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏效应,并采用驻波写入法制成世界上第一根光纤光栅。
1989年,美国联合技术研究中心的G·Meltz等人实现了光纤Bragg光栅(FBG)的UV激光侧面写入技术,使光纤光栅的制作技术实现了突破性进展。
随着光纤光栅制造技术的不断完善,其应用的成果日益增多,从光纤通信、光纤传感到光计算和光信息处理的整个领域都将由于光纤光栅的实用化而发生革命性的变化,光纤光栅技术是光纤技术中继掺铒光纤放大器(EDFA)技术之后的又一重大技术突破。
光纤光栅是利用光纤中的光敏性制成的。
所谓光纤中的光敏性是指激光通过掺杂光纤时,光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应变化的特性。
而在纤芯内形成的空间相位光栅,其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。
利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。
这些器件具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小,易与光纤耦合,可与其它光器件兼容成一体,不受环境尘埃影响等一系列优异性能。
光纤光栅的种类很多,主要分两大类:一是Bragg光栅(也称为反射或短周期光栅);二是透射光栅(也称为长周期光栅)。
光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构,从功能上还可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅,色散补偿型光栅是非周期光栅,又称为啁啾光栅(chirp 光栅)。
目前光纤光栅的应用主要集中在光纤通信领域和光纤传感器领域。
在光纤传感器领域,光纤光栅传感器的应用前景十分广阔。
由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、尺寸小(标准裸光纤为125um)、重量轻、耐温性好(工作温度上限可达400℃-600℃)、复用能力强、传输距离远(传感器到解调端可达几公里)、耐腐蚀、高灵敏度、无源器件、易形变等优点,早在1988年就成功地在航空、航天领域中作为有效的无损检测技术,同时光纤光栅传感器还可应用于化学医药、材料工业、水利电力、船舶、煤矿等各个领域,还在土木工程领域(如建筑物、桥梁、水坝、管线、隧道、容器、高速公路、机场跑道等)的混凝土组件和结构中,测定其结构的完整性和内部应变状态,从而建立灵巧结构,并进一步实现智能建筑。
二、光纤光栅传感器的工作原理我们知道,光栅的Bragg波长λB由下式决定:λB=2nΛ(1)式中,n为芯模有效折射率,Λ为光栅周期。
当光纤光栅所处环境的温度、应力、应变或其它物理量发生变化时,光栅的周期或纤芯折射率将发生变化,从而使反射光的波长发生变化,通过测量物理量变化前后反射光波长的变化,就可以获得待测物理量的变化情况。
如利用磁场诱导的左右旋极化波的折射率变化不同,可实现对磁场的直接测量。
此外,通过特定的技术,可实现对应力和温度的分别测量,也可同时测量。
通过在光栅上涂敷特定的功能材料(如压电材料),还可实现对电场等物理量的间接测量。
1、啁啾光纤光栅传感器的工作原理上面介绍的光栅传感器系统,光栅的几何结构是均匀的,对单参数的定点测量很有效,但在需要同时测量应变和温度或者测量应变或温度沿光栅长度的分布时,就显得力不从心。
一种较好的方法就是采用啁啾光纤光栅传感器。
啁啾光纤光栅由于其优异的色散补偿能力而应用在高比特远程通信系统中。
与光纤Bragg光栅传感器的工作原理基本相同,在外界物理量的作用下啁啾光纤光栅除了△λB的变化外,还会引起光谱的展宽。
这种传感器在应变和温度均存在的场合是非常有用的,啁啾光纤光栅由于应变的影响导致了反射信号的拓宽和峰值波长的位移,而温度的变化则由于折射率的温度依赖性(dn/dT),仅影响重心的位置。
通过同时测量光谱位移和展宽,就可以同时测量应变和温度。
2、长周期光纤光栅(LPG)传感器的工作原理长周期光纤光栅(LPG)的周期一般认为有数百微米,LPG在特定的波长上把纤芯的光耦合进包层:λi=(n0-niclad)·Λ。
式中,n0为纤芯的折射率,niclad为i阶轴对称包层模的有效折射率。
光在包层中将由于包层/空气界面的损耗而迅速衰减,留下一串损耗带。
一个独立的LPG可能在一个很宽的波长范围上有许多的共振,LPG共振的中心波长主要取决于芯和包层的折射率差,由应变、温度或外部折射率变化而产生的任何变化都能在共振中产生大的波长位移,通过检测△λi,就可获得外界物理量变化的信息。
LPG在给定波长上的共振带的响应通常有不同的幅度,因而LPG适用于多参数传感器。
三、光纤光栅传感器的应用1、在地球动力学中的应用在地震检测等地球动力学领域中,地表骤变等现象的原理及其危险性的估定和预测是非常复杂的,而火山区的应力和温度变化是目前为止能够揭示火山活动性及其关键活动范围演变的最有效手段心。
光纤光栅传感器在这一领域中的应用主要是在岩石变形、垂直震波的检测以及作为地形检波器和光学地震仪使用等方面。
活动区的应变通常包含静态和动态两种,静态应变(包括由火山产生的静态变形等)一般都定位于与地质变形源很近的距离;而以震源的震波为代表的动态应变则能够在与震源较远的地球周边环境中检测到。
为了得到相当准确的震源或火山源的位置,更好地描述源区的几何形状和演变情况,需要使用密集排列的应力-应变测量仪。
光纤光栅传感器是能实现远距离和密集排列复用传感的宽带、高网络化传感器,符合地震检测等的要求,因此它在地球动力学领域中无疑具有较大的潜在用途。
有报道指出,光纤光栅传感器已成功检测了频率为0.1-2Hz,大小为10-9ε(应变)的岩石和地表动态应变。
2、在航天器及船舶中的应用先进的复合材料抗疲劳、抗腐蚀性能较好,而且可以减轻船体或航天器的重量,对于快速航运或飞行具有重要意义,因此复合材料越来越多地被用于制造航空航海工具(如飞机的机翼)。
为全面衡量船体的状况,需要了解其不同部位的变形力矩、剪切压力、甲板所受的抨击力,对于普通船体大约需要100个传感器,因此波长复用能力极强的光纤光栅传感器最适合于船体检测。
光纤光栅传感系统可测量船体的弯曲应力,而且可测量海浪对湿甲板的抨击力。
具有干涉探测性能的16路光纤光栅复用系统成功实现了在带宽为5kHz范围内、分辨率小于10nε/(Hz)1/2的动态应变测量。
另外,为了监测一架飞行器的应变、温度、振动、起落驾驶状态、超声波场和加速度情况,通常需要100多个传感器,故传感器的重量要尽量轻,尺寸尽量小,因此最灵巧的光纤光栅传感器是最好的选择。
另外,实际上飞机的复合材料中存在两个方向的应变,嵌人材料中的光纤光栅传感器是实现多点多轴向应变和温度测量的理想智能元件。
3、在民用工程结构中的应用民用工程的结构监测是光纤光栅传感器最活跃的领域。
力学参量的测量对于桥梁、矿井、隧道、大坝、建筑物等的维护和状况监测是非常重要的。
通过测量上述结构的应变分布,可以预知结构局部的载荷及状况。
光纤光栅传感器可以贴在结构的表面或预先埋入结构中,对结构同时进行冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等,以监视结构的缺陷情况。
另外,多个光纤光栅传感器可以串接成一个传感网络,对结构进行准分布式检测,可以用计算机对传感信号进行远程控制。
光纤光栅传感器可以检测的建筑结构之一为桥梁。
应用时,一组光纤光栅被粘于桥梁复合筋的表面,或在梁的表面开一个小凹槽,使光栅的裸纤芯部分嵌进凹槽得以保护。
如果需要更加完善的保护,则最好是在建造桥时把光栅埋进复合筋,由于需要修正温度效应引起的应变,可使用应力和温度分开的传感臂,并在每一个梁上均安装这两个臂。
两个具有相同中心波长的光纤光栅代替法布里-珀罗干涉仪的反射镜,形成全光纤法布里-珀罗干涉仪(FFH),利用低相干性使干涉的相位噪声最小化,这一方法实现了高灵敏度的动态应变测量.用FFPI结合另外两个FBG,其中一个光栅用来测应变,另一个被保护起来,免受应力影响,以测量和修正温度效应,所以FFP~FBG实现了同时测量三个量:温度、静态应变、瞬时动态应变。
这种方法兼有干涉仪的相干性和光纤布拉格光栅传感器的优点。
已在5mε的测量范围内,实现了小于1µε的静态应变测量精度、0.1℃的温度灵敏度和小于1nε/(Hz)1/2的动态应变灵敏度。
4、在电力工业中的应用光纤光栅传感器因不受电磁场干扰和可实现长距离低损耗传输,从而成为电力工业应用的理想选择。
电线的载重量、变压器绕线的温度、大电流等都可利用光纤光栅传感器测量。
在电力工业中,电流转换器可把电流变化转化为电压变化,电压变化使压电陶瓷(PZT)产生形变,而利用贴于PZT上的光纤光栅的波长漂移,很容易得知其形变,从而得知电流强度。
这是一种较为廉价的方法,并且不需要复杂的电隔离。
另外,由大雪等对电线施加的过量的压力可能会引发危险事件,因此在线检测电线压力非常重要,特别是对于那些不易检测到的山区电线。
光纤光栅传感器可测电线的载重量,其原理为把载重量的变化转化为紧贴电线的金属板所受应力的变化,这一应力变化被粘于金属板上的光纤光栅传感器探测到。
这是利用光纤光栅传感器实现远距离恶劣环境下测量的实例,在这种情况下,相邻光栅的间距较大,故不需快速调制和解调。
5、在医学中的应用医学中用的传感器多为电子传感器,它对许多内科手术是不适用的,尤其是在高微波(辐射)频率、超声波场或激光辐射的过高热治疗中,由于电子传感器中的金属导体很容易受电流、电压等电磁场的干扰而引起传感头或肿瘤周围的热效应,这样会导致错误读数。
为测定高频辐射或微波场的安全性,需用超声波传感器检测一系列医疗(包括超声手术、过高热治疗、碎结石手术等)中所用的超声诊断仪器的性能。
近年来,使用高频电流、微波辐射和激光进行热疗以代替外科手术越来越受到医学界的关注,而且传感器的小尺寸在医学应用中是非常重要的,因为小的尺寸对人体组织的伤害较小,光纤光栅传感器是目前为止能够做到的最小的传感器。
光纤光栅传感器能够通过最小限度的侵害方式测量人体组织内部的温度、压力、声波场的精确局部信息。
到目前为止,光纤光栅传感系统已经成功地检测了病变组织的温度和超声波场,在30℃-60℃的范围内,获得了分辨率为0.1℃和精确度为±0.2℃的测量结果,超声场的测量分辨率为10-3atm/Hz1/2,这为研究病变组织提供了有用的信息。
光纤光栅传感器还可用来测量心脏的效率。
在这种方法中,医生把嵌有光纤光栅的热稀释导管插入病人心脏的右心房,并注射人一种冷溶液,可测量肺动脉血液的温度,结合脉功率就可知道心脏的血液输出量,这对于心脏监测是非常重要的。
6、在化学传感中的应用光纤光栅传感器可用于化学传感,因为光栅的中心波长随折射率的变化而变化,而光栅间倏失波的相互作用以及环境中的化学物质的浓度变化都会引起折射率的变化。