长周期光纤光栅液体温度传感特性研究
布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究
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和保偏光纤Sagnac环光谱特性的温度与应变测量研究
收 稿 日期 ：２ １—２２ ， 订 日期 ：２ １—５２ ０ ２０ —２ 修 ０ ２０ —Ｏ
１ 传感原理
基 于长周期光纤 光栅和保 偏 Ｓ ｇ ａ ａ ｎｃ环 的温度与应 变双 参量测量 系统 的光路 图如 图 １所示。宽带光源 （ Ｅ 发 出的 ＡＳ ）
第３ 卷， ９ ２ 第 期 ２０ １２年 ９月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ
Ｖｏ． ２ Ｎｏ ９ ｐ ２ １ — ３ １ １３ ， ． ， ｐ ３ ８ ２ ２ Ｓ ｐ ｅ ｅ ，２ ２ ｅ ｔ ｍｂ ｒ ０１
强度的影响。Ｋａｇ等［］ ｎ 】在组成 Ｓ ｇ ａ 环 的保偏光纤上 利用 ０ ａ ｎｃ Ｃ 激光器制作 了长 周期 光纤光 栅 （ Ｍ— Ｐ Ｇ） Ｏ２ Ｐ Ｌ Ｆ ，实现 了温
度和折射率的双参数传感测量 ，但受限于长周期光纤光 栅的
写制技术 。 保偏光纤 Ｓ ｇ ａ 环具有结 构简单 、 ａｎ ｃ 灵敏度高 、 调节灵活
法， 仅测量 了系统透射波长随温度和应变 的改变量 ，未考虑
引 言
长周期光纤光栅 （ｏ ｇｐ ｒ ｄｆ ｅ ｒｔ ｇ Ｐ Ｇ） １ｎ ｅｉ ｉ ｒｇａｉ ，Ｌ Ｆ 是一 ｏ ｂ ｎ
种纤芯折射率 的周期 为 ６ ｍ～１ ｌｎ的光纤光栅 。 Ｐ Ｇ是 ０ ｌ ｒｉ ＬＦ 透射型光纤 光栅 ，具 有 宽透 射 光谱 带 宽 、 后 向 反射 等优 无
光纤光栅温敏特性研究
即用适 当的结构和材料对光纤光栅进行封装，让封装使光栅产生一定的应变 ，用该应变引起 的布拉格波长 漂移抵消 由温度变化引起 的波长漂移 。 温度是能直接 引起布拉格反射波长 漂移 的物理量之一，作为温度
： ａ ＋
（） ４
ｄ Ｔ
２ ．光纤布拉格光栅的应变特性
式 （ ）两边对应变 求导有 ： １
警－出Ａ ｄ ２￣ ｅ （ ｄ ｎ ｆ
上式中： ： 人
（ ５ ）
（） ６
Ａｎ２ ２ ／ ｎ＝Ｋｒ Ｔ＋Ｋ Ａ
（２ １）
可见 其等效 的温度 敏感 性增 强 了其 增长 的倍
收稿 日期 ：２ ０－ ２ ２ ０ ６ ０－ ５
作者简介：罗映祥 （ ６一 男，重庆巫山人，重庆三峡学院物理与电子工程学院讲师。 １ ４） ９
基金 项 目：重庆市教委 资助 项 目，编号：Ｋ ０ Ｉ Ｊ ５１４ ０
－
９－ ８
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重 庆三 峡 掌院 掌报 ２ ０ ０ ６年 第 ３期
＠
３ ．温度补偿原理 如下 图 １所示 ，Ａ、Ｂ 为两种具有不同热膨胀
田强 特 测 光 田 ２度 性 试 略
系数的同性材料，其长度分别为 ，、 ２ ｌ 膨胀系数分 别为 ｌ ２ Ｂ 为光纤布拉格光栅并将光栅预 、 。Ｆ Ｇ
拉伸后粘接于
Ｂ和 Ａ 之 间 。
为 １４ ． ￣ ３ Ｂ，带 宽 为 ０２ ￣ ， 光 谱 仪 为 ５８３ ６ ｄ ． ０ ＭＳ０ １ ９０ Ｂ１型最小分辨率 为 Ｏ１ｍ 电热干燥 箱为 ． ｎ
传感器件 ，总是希望光纤光栅具有大的温度灵敏度 ，以便获得高的温度分辨率 。但是 ，由于光纤材料的热
实验七、光纤光栅传感的特性测试
布拉格波长为 1550nm，1300nm 时， RB,T 分别为 0.01nm/ °C和0.0087nm/ ° C 。
与压力灵敏度表达式类似，长周期光纤光栅温度灵敏度 R L,T 可表示为
R L,T
=
dλL dT
=
⎜⎛ ⎝
nco
dΛ dT
+ Λ dnco dT
⎟⎞ ⎠
−
⎜⎜⎝⎛
nc(il
)
dΛ dT
4
盘用金属细丝相连，通过滑块另一侧的托盘内加放重物如滚珠来拉动滑块，滑块沿传光轴拉伸光纤 光栅，从而给光栅施加轴向拉力。由光谱分析仪可以看到，FBG 反射的中心波长随着轴向应力增大 而向长波偏移，将应力变化转换为波长的变化，从而达到传感的目的。（附录一中给出几种不同应 力情况下 FBG 中心波长偏移情况）。
实验数据表 1 滚珠数 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
1 λB,N 2 λB,N 3 λB,N
λB,N
ΔλB,N
δλB,N
δλB,N / λB,N
5
2．温度传感 （1）原理
由宽带光源（如 LED）发出的光信号由光环形器的 1 端口进入，由 2 端口输出进入光纤光栅， 经光纤光栅反射的光由 3 端口送入光谱分析仪。因光纤光栅的中心反射波长随温度而异，温度的升 高时，中心波长向长波方向移动，反之亦然，故可通过波长的检测推知温度的变化，实现温度传感 （附录一给出典型的光纤光栅随温度变化的反射情况）。该实验装置较应力传感实验装置多了一个 温度传感头，其结构如图 3 所示。传感头的控温仪是通过调压器改变加热丝电流大小，通过热电偶 检测温度与设定值比较控制加热丝电流通断实现恒温，从而控制传感头内的温度，传感头应具有在 一段时间间隔内阻断与外界热交换的功能，同时应尽可能地使光纤光栅周围迅速达到热平衡。因此 传感头内部是一个绝热性能较好地空腔体。将加热丝、光纤光栅和热电偶包含其内。
高灵敏度长周期光纤光栅温度传感器的设计
期光 纤光栅 且在其 包层 外 面涂覆 一层 随温度的 升 高折 射 率减 小 的薄 膜材料 ， 时采 用热膨胀 系 同
数 大的金属 封 装 光 栅 三 种 增 敏 措 施 。计 算 表 明 ， 敏 后 的 温 度 传 感 器 其 灵 敏 度 系数 为 增
０２ ７ｎ ℃ ， ． ３ ５ ｍ／ 温度 测 量 分 辨 力 小 于 Ｏ １ 。 ．℃
高灵敏 度 长周 期 光纤 光栅 温 度传 感 器 的设 计 ＊
阮 隽 ， 曾庆 科 ， 子雄 ， 维 源 ， 秦 梁 黄 平
（ 广西师范大学 物理与电子工程学 院， 广西 桂林 ５ １０ ） ４ ０ ４
摘要 ： 为提 高光 纤光栅 温度 传 感器的灵敏度 ， 中采 取 纤芯 弹光 系数 大 于 包层 弹光 系数 的长周 文
ｃｅｆ ｉ ｔ ｆ ． ３ ５ ｍ／ ｎ ｅ ｅａｕｅｒｓ ｌｔ ｎｌｓ ｈ ｎ０ １ ａｅｏ ｔｉｅ ． ｏ ｆ ｃ ｎ ２ ７ ｎ ｏ ａ ｄａｔｍｐ ｒｔｒ ｅｏｕｉ ｓｔａ ． ℃ ｒ ｂａ ｄ ｉｅ ｏ ０ Ｃ ｏ ｅ ｎ
Ｋ ｙｗ ｒｓ ｏ ｇｐ ｒ ｄ ｆ ｅ ｒｔ ｇ Ｌ Ｆ ；ｒｓ ｎ ｎ ｖ ｌｎ ｔ ｅ ｅａｕ ｅｓｎ ｒ ；ｓｎ ｉｖｔ ｅ ｏｄ ：ｌｎ － ｅｉ ｂ ｒｇ ａｉ （ Ｐ Ｇ） ｅｏ ａ ｔｗａ ｅｅ ｇｈ；ｔｍｐ ｒｔｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓｔ ｉ ｏ ｉ ｎ ｏ ｉ ｙ
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第３ ０卷
第３ 期
光
学
仪
器
Ｖｏ ． ０，Ｎｏ ３ １３ ．
２０ 年 ６月 ０８
ＯＰ ＣＡＬ Ｉ ＴＲＵＭ ＥＮＴＳ ＴＩ ＮＳ
Ｊ ｎ ，２ ０ ｕｅ ０８
文章编号 ： ０ ５５ ３ （０ ８ ０ —０ ６０ １ ０ —６ ０ ２ ０ ） ３０ ２ —４
长周期光纤光栅在传感领域的应用研究
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
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
光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究_张磊 (1) (1)
现代测量与实验室管理2006年第4期 文章编号:1005-3387(2006)04-0003-04光纤布拉格光栅温度传感特性与实验研究张 磊1 莫德举1 林伟国1 韩杏子2(1.北京化工大学信息科学与技术学院,北京 100029 2.北京理工大学,北京 100081)摘 要:从光纤布拉格光栅温度传感模型出发,对光纤布拉格光栅温度传感的理论进行了分析,并通过实验对裸光栅的温度特性进行了研究,推导出了光纤布拉格光栅温度传感的一阶有效线性灵敏度系数的解析式。
实验结果表明,光纤光栅在所测温度范围内具有良好的线性特性,与理论结果基本一致。
表明光纤光栅温度传感的理论模型具有良好的实验基础。
关键词:光纤布拉格光栅;温度传感;光纤传感器中图分类号:TB96 文献标识码:A0 引言自1989年M orey报道将光纤光栅用于传感以来[1],光纤光栅在传感领域的理论和应用研究引起了人们的极大兴趣。
光纤光栅是波长编码传感器,与传统的“光强型”和“干涉型”光纤传感器相比,具有以下优点[2,3]:与光源强度、光源起伏、光纤弯曲损耗、光纤连接损耗、光波偏振态无关,因此它具有很强的抗干扰能力,并且易于采用波分复用、时分复用和空间复用技术构成光纤光栅智能传感网络,实现分布式多点实时在线传感,广泛用于温度、应力、应变等物理量的测量。
随着光纤光栅各项技术的发展,其成本也将更加富有市场竞争力,因此具有广阔的前景。
1 光纤布拉格光栅传感机理由耦合模理论可知,光纤布拉格光栅的中心反射波长应满足[4]λB=2n effΛ(1)式中,n eff为纤芯的有效折射率;Λ为栅格周期。
由式(1)可以看出,光纤布拉格光栅的反射波长随n eff和Λ的改变而改变。
因此,当外界条件变化引起这两个参数变化,通过测得反射波长的变化就可以测量外界物理量。
2 光纤布拉格光栅温度传感模型2.1 光纤光栅温度传感模型分析的前提假设外界温度改变会引起光纤光栅Bra gg波长的移位。
长周期光纤光栅的温度特性研究
【 关键词 】 长周期光纤光栅（ Ｉ Ｊ Ｐ Ｆ Ｇ ） ； 温度特性 ； 谐振波长 ； 传感 【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｉ ｔ ｍ ａ ｋ ｅ ｓ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｎ ｕ ｍ ｅ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｎ ｇ ｐ ｅ ｉ ｒ ｏ ｄ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｇ ｒ ａ
ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ． ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ｔ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ， ｂ ｕ ｔ ａ ｌ ｓ ｏ ｔ ｏ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｄ ｅ ｐ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ
ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ Ｌ Ｐ Ｆ Ｇ ） ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｇ ｏ ｏ ｄ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｌ Ｐ Ｆ Ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ
长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究
第２ ０卷
第 ３期
传 感 技 术 报 学
Ａ ＴＵＡ ＲＳ ＴＯ Ｃ ＮＥ Ｅ Ｊ ＵＲ ＡＬ Ｏ Ｓ ＮＳ ＲＳ Ａ ＨＩ Ｓ Ｏ Ｎ Ｆ Ｅ Ｏ ＮＤ Ｃ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ３ １２ ． Ｍａ ． ０ ７ Ｕ ＡＮ ｈ ｕ ｈ ａ ’ ，ｙ Ｑｉ ｇ ｚ ， Ｓ ｏ — ｕ ｎ — ＳＯＮＧ ｈ — ｅ Ｓ ｉｄ ，ＺＨ ＥＮＧ ｉ ｎ ｚ ｏ 。 Ｊ ａ —ｈ ｕ ’
，
１ ．Ｄｅ ａｔ ｎ Ｐ ｙｉｓ ＤａｉｎＵ ｉｅｓ ｙｏ Ｔ ｃｎ ｌｇ ｐ ｒｍｅｔ ｆ ｈ ｓｃ ， ｌ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ，Ｄ ｌ ｎＬ ａ ｎｎ ０ ４ Ｃ ｉａ 、 ｏ ａ ｔ ａ ｉ ｉｏ ｉｇ １６ ２ ， ｈｎ ． ａ １
ｌ ｅｒ ｔ ｍｐ ｒｔ ｒ ， ｔ ｅｓｎ ｉ ｖｔ ｆ ． ８ ｍ／ ｉ ａ ｈｔ ｎ ｗｉ ｅ ｅａｕｅ ｗｉ ｔ ｅ ｓ ｉｉ ｏ ０ ８ｎ ℃．Ｔｈ ｌｔ ｄ ｆ ｅ ｋｌＳ ｓｎ ｉｖ ｅ ｈｈ ｔ ｙ ０ ｅａｔ ｕ ｅｏ ａ Ｓ ｓｉ ｅ ｓ ｉｅ ｏｔ ｉ ｐ Ｏ ｉ ｎ ｔ ｔ ｈ
Ｔｈ ｏ ｅ ｉ ａ ｎ ｐｅ ｉ ｅ ａ ｔ ｄ ｎ ｅ ｒ ｔｃ ｌａ ｄ Ｅｘ ｒｍ ｎｔ ｌＳ ｕ ｙ ｏ Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｆ Ｌｏ － ｒｏ ｂ ｅ Ｇｒ ｔｎ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ ｏ ｎｇ ｐｅ ｉ ｄ Ｆｉ ｒ ａ ｉ ｇ
ｃ ａ ｇ ｆｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ，ｗｉ ｈ ｆｉ ｇ ｗｉ ｉ ｈ ｌｉｕ ｅｏ ． Ｂ ｈ ｎ ｅｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｎ ｔ ｅａｔ ｄ ｆ０ ５ｄ ． ｈ ｔ ｈ ｔ Ｋｅ ｒ ｓ ＬＰ Ｇ ｓ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｙｗｏ ｄ ： Ｆ ；ｔｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ；ｍ ｏ ｅ ｏ ｐ ｉｇ；ｓ ｎ ｏ ｄ ｌｃ ｕ ｌ ｎ ｅ ｓｒ
光纤Bragg光栅温度传感器温敏实验
光纤Bragg光栅温度传感器温敏实验【摘要】油气田生产测井一个重要任务是测量温度参数。
而由于光纤bragg光栅温度传感器的固有优点，是最热门的油气井下常规温度传感器的潜力替换产品。
将光纤光栅用少量环氧树脂胶粘贴于膨胀系数和光纤相等的特殊材料上，制成温敏元件。
根据油气井下温度的范围，设计了35-105℃裸光纤bragg光栅温度传感特性实验，采用精度±1℃的温控箱进行加热，每隔10℃测量一点，每点温度间隔至少15分钟，无论是温度上升还是下降，温度和中心波长的线性关系都很好，上升时r2=0.9999，下降时r2=1；另外，上升时光栅灵敏度为10pm/℃，下降时光栅灵敏度为9.8 pm/℃，与理论相差很小，说明所封装的温度传感器在35～105℃的工作温度范围内性质稳定，可用于实际油气井动态温度监测。
【关键词】光纤光栅温度传感特性封装1 前言光纤bragg光栅由于其在温度参数测量方面固有的优点，越来越受到业内专家的重视[1-4]。
本文设计了一种光纤bragg光栅温度传感器，对其在35～105℃温度条件下的进行温敏实验。
2 光栅结构及传感原理利用紫外激光的干涉条纹在一定范围内照射具有光敏性的光纤，可使该段光纤纤芯的折射率发生永久周期性的改变，形成光纤bragg光栅。
bragg光纤光栅从本质上来说相当于一个窄带滤波器，当具有一定波谱范围的入射光传输到光纤bragg光栅时，光栅就会把满足bragg条件的、且被外界环境参量（如温度、压力、应力、流量等）调制过的入射光反射回来，通过对反射光谱进行解调，即可获得所需（压力、温度）信息，其结构如图1所示。
3 温度传感器封装结构本次实验选用的基底为圆形，材质采用膨胀系数和光纤相等的特殊材料，长度10cm，直径3cm。
为了使裸光栅能更好地和基底接触，受热均匀，可在圆形基底上划一个3mm深，1mm宽的小槽，裸光纤bragg光栅用少量环氧树脂胶均匀粘贴在凹槽内。
在对温度传感器封装过程中，应对裸光纤光栅施加适当的预应力，并适当加热，防止光纤光栅因胶凝固使中心波长减小。
光纤光栅传感器的温度灵敏度研究
光纤光栅传感器的温度灵敏度研究一、光纤光栅传感器概述光纤光栅传感器是一种利用光纤光栅的特性来检测物理量变化的传感器。
与传统的传感器相比，光纤光栅传感器具有抗电磁干扰能力强、尺寸小、重量轻、可实现分布式测量等优点。
光纤光栅传感器通过在光纤中写入周期性的折射率变化来形成光栅，当外部环境发生变化时，光栅的周期或折射率也会随之变化，从而引起反射或透射光的波长发生变化，通过测量这些变化可以检测出温度、压力、应力等物理量。
1.1 光纤光栅传感器的工作原理光纤光栅传感器的工作原理基于光的干涉和衍射现象。
当光波在光纤中传播时，遇到光栅结构会发生衍射，产生多个衍射级。
这些衍射级相互干涉，形成特定的反射和透射光谱。
当光栅的周期或折射率发生变化时，衍射光谱也会相应地移动，通过测量光谱的移动量，可以推算出外部环境的变化。
1.2 光纤光栅传感器的分类根据光栅的类型，光纤光栅传感器可以分为布拉格光栅传感器、长周期光栅传感器和光纤布拉格光栅传感器等。
根据测量的物理量，又可以分为温度传感器、压力传感器、应力传感器等。
每种类型的传感器都有其独特的优势和应用场景。
二、光纤光栅传感器的温度灵敏度研究温度是光纤光栅传感器中最常见的测量对象之一。
温度的变化会影响光纤的折射率，进而影响光栅的周期和反射光谱的位置。
因此，研究光纤光栅传感器的温度灵敏度对于提高测量精度和应用范围具有重要意义。
2.1 温度对光纤光栅传感器的影响温度的变化会引起光纤材料的热膨胀和折射率的变化，从而影响光栅的周期和波长。
这种影响可以通过温度系数来量化。
不同的光纤材料具有不同的温度系数，选择合适的材料可以提高传感器的温度灵敏度。
2.2 提高温度灵敏度的方法为了提高光纤光栅传感器的温度灵敏度，研究者们提出了多种方法，包括优化光栅的参数、使用特殊的光纤材料、采用复合光栅结构等。
这些方法可以有效地提高传感器对温度变化的响应速度和精度。
2.3 温度灵敏度的测量与标定温度灵敏度的测量通常采用实验方法，通过将传感器暴露在不同温度下，测量反射光谱的变化，从而计算出温度灵敏度。
FBG光纤光栅的应变和温度传感特性研究与实验验证
光纤光栅的应力和温度传感特性研究 (1)一光纤光栅传感器理论基础 (1)1 光纤光栅应力测量 (1)2 光纤光栅温度测量 (2)3 光纤光栅压力测量 (3)二光纤光栅传感器增敏与封装 (4)1 光纤光栅的应力增敏 (4)2 光纤光栅的温度增敏 (5)3 光纤光栅的温度减敏 (5)4 嵌入式敏化与封装 (6)5 粘敷式敏化与封装 (7)三光纤光栅传感器交叉敏感问题及其解决方法 (9)1 参考光纤光栅法 (10)2 双光栅矩阵运算法 (10)3 FBG与LPFG混合法 (11)4 不同包层直径熔接法 (12)5 啁啾光栅法 (12)光纤光栅的应力和温度传感特性研究一光纤光栅传感器理论基础1 光纤光栅应力测量由耦合模理论可知，光纤布拉格光栅(FBG)的中心反射波长为：2B eff n λ=Λ (1)式中：eff n 为导模的有效折射率，Λ为光栅的固有周期。
当波长满足布拉格条件式(1)时，入射光将被光纤光栅反射回去。
由公式(1)可知，光纤光栅的中心反射波长B λ随eff n 和Λ的改变而改变。
FBG 对于应力和温度都是很敏感的，应力通过弹光效应和光纤光栅周期Λ的变化来影响B λ，温度则是通过热光效应和热胀效应来影响B λ。
当光纤光栅仅受应力作用时，光纤光栅的折射率和周期发生变化，引起中心反射波长B λ移动，因此有：eff BB effn n λλ∆∆∆Λ=+Λ (2) 式中：eff n ∆为折射率的变化，∆Λ为光栅周期的变化。
光栅产生应力时的折射率变化：()21211112effeff e effn n P P P n μμεε∆=---=-⎡⎤⎣⎦ (3) 式中： ()21211112e eff P n P P μμ=--⎡⎤⎣⎦ (4) ε是轴向应力，μ是纤芯材料的泊松比，11P 、12P 是弹光系数，e P 是有效弹光系数。
假设光纤光栅是绝对均匀的，也就是说，光栅的周期相对变化率和光栅段的物理长度的相对变化率是一致的。
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 。
¨ ｒ ｝ ，
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
热光系数与长周期光纤光栅的温度灵敏度研究
光 学 技 术 第 30 卷
光纤的几何尺寸及光波波长有关 ,对包层模 ,还和模 序有关 。因此有效热光系数和热光系数之间 ,没有 一个简单的关系 。尽管有效热光系数也可以通过实 验测定 ,但光纤的任何几何尺寸及所用光波波长的 改变 ,都会使有效热光系数发生改变 ,对不同的包层 模 ,有效热光系数也不同 。有些文献对有效热光系 数和热光系数未加区别[5 ,9 ] ,或者用材料的热光系 数代替模的热光系数[2 ] ,这对导模和低模序的包层 模是较好的近似 ,但对高模序的包层模会产生较大 误差 。也有文献指出了两者的差别 ,但没有给出计 算的方法[8 ] 。
文章编号 : 100221582 (2004) 0520525204
热光系数与长周期光纤光栅的温度灵敏度研究 Ξ
张自嘉1 , 施文康1 , 高侃2 , 方祖捷2
(1. 上海交通大学 信息检测技术及仪器系 , 上海 200030) (2. 中国科学院 上海光学精密机械研究所信息光学实验室 , 上海 201800) 摘 要 : 利用受温度影响的光纤的本征方程和相位匹配条件 ,从理论上研究了长周期光纤光栅 (L PF Gs) 的温度响应 特性 ,给出了 L PF Gs 的温度灵敏度的解析表达式 。对利用低模序包层模的 L PF G 进行了实验研究 。结果表明 ,利用不 同包层模的 L PF Gs 具有不同的温度灵敏度 。分析了光纤的材料热光系数和模的热光系数的差别 。单模光纤导模的热 光系数接近纤芯的材料热光系数 ,而包层模的热光系数比包层的材料热光系数大 ,模序越大 ,其值越大 。适当调整纤芯 和包层的热光系数 ,并选用不同的包层模 ,可以得到对温度灵敏或不灵敏的 L PF Gs。 关 键 词 : 纤维光学 ; 长周期光纤光栅 (L PF Gs) ; 温度特性 ; 热光系数 中图分类号 : TN25 ; TN929 11 文献标识码 : A
长周期光纤光栅的温度特性
＋ dλD ·Λ·1 ·dL dΛ L dT
（3）
co cl，m
（3） 式中，δneff ＝neff -neff 为纤芯和包层的有效折射率差 ，L 为光栅
长度， 1 ·dL ＝ 1 ·dΛ 。 由热膨胀效应引起的光栅长度的变化为： L dT Λ dΛ
虽然同为光纤光栅，但长周期光纤光栅温度敏感度远比光纤布拉 格光栅为高，约 7 倍左右[4]。 并且用 CO2 激光器和电致光纤微弯变形技 术制作的长周期光纤光栅比光纤布拉格光栅具有更好的温度稳定性。 用 这 两 种 方 法 制 作 的 长 周 期 光 纤 光 栅 可 承 受 高 达 1200℃的 高 温 ，而 一般的光纤布拉格光栅所能承受的温度＜500℃， 如大于 500℃光纤布 拉格光栅的光栅特性将消失。 本文应用严格的理论分析，对长周期光 纤光栅的温度特性做了详细的介绍和数值分析。 分析结果表明，长周 期光纤光栅耦合的谐振波长和温度的变化具有较好的线性关系，而其 耦合的谐振波长既可向长波长处漂移也可向短波长处漂移，这决定于 具体光纤的参数（尤其是光纤纤芯和包层的热光系数）和光栅的周期 （决定其耦合的模式次数）。
0 引言
长周期光纤光栅（LPFG，long period fiber grating）是一种能够将纤 芯导模的特定波长的光耦合到同向传输的包层模式中的新型光纤器 件。 由于长周期光纤光栅具有制作成本低，精度容易控制，无后向反 射，具有更好的应力、温度、折射率传感特性和可重复性等特点，特别 适用于强磁场、高辐射、腐蚀性等危险大的环境中，以实现对桥梁、大 坝、隧道、高层建筑、飞行器、船舶、火车、矿井、油田等的实时监测，保 证其结构的安全性和可靠性。因此应用长周期光纤光栅做传感器正在 日 益 地 受 到 人 们 的 重 视 [1-3]。
两层镀膜长周期光纤光栅传感器的特性研究
传感器与微 系统 （ ｒ ｓｕ ｅ ａｄＭｉｒ ｙｔ ｅｈ ｏ ｇｅ） Ｔａ ｄ ｃｒ ｎ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎｌ ｉ ｎ ｏ ｅ ｏ ｓ
２１ ０ １年 第 ３ ０卷 第 ９期
两层 镀 膜 长周 期 光 纤 光栅 传 感 器 的 特 性研 究
杨 颖 ，
（． １ 上海理 工大 学 光电信 息与计 算机 工程学院 光电功 能薄膜 实验室 ， 上海 ２ ０ ９ ； ００ ３ ２ 临沂师范学院 信息学院 。 ． 山东 临沂 ２ ６０ ） ７ ０ ５ 摘 要 ：以光纤光栅耦合模理论 为基 础 ， 出一种两层镀膜长周期光纤光栅传感器的结构模型 ， 提 一层是 在
一
对 于长周期光纤光栅 ， 根据模 式耦合理论 ， 向传播 的 前 纤芯 导模 与同向传播 的一阶包层模 式的之间的耦合模方 程
为
＝ ＋
层 随外界环境变化 的敏感 薄膜层或金属膜层 已成 为研究 的热点 ， 。已镀上薄膜 的 Ｌ Ｆ ２ ３ Ｐ Ｇ暴露在外部介质如 气体 、
液体 中时， 镀层材料将 因吸附气体 或液体 而使其折 射率 发 生变化 ， 而使 其耦 合波 长随之发 生变化 ，Ｐ Ｇ的透射特 从 ＬＦ
图 ２描绘了两层 镀 膜 Ｌ Ｆ 的 １ ８次模 式 的透 射谱 ＰＧ ～
图 。观察透射谱 图得知偶次模式 的透射峰 幅度较奇次模式 透射峰幅度要大 得多 ， 和普通 Ｌ Ｆ 这 Ｐ Ｇ的奇 次模 式 和偶次 模式 的透射规律恰好相反 Ｊ 。
１０ ．
简称谐振波长 。不 同的包层 模 ， 谐振波长不 同。 若以光纤光栅 中点为 轴原 点 ， 长周 期光纤 光栅 的边
ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ａ ｉ ｆｒ ｏ ｔ ｌ ｅ ｉｎ ｏ ｉｈ ｓ ｎ ｉ ｖｔ ｏ ｇ ｐ ｒｏ ｂ ｒｇ ａｉ ｇ ｓ ｎ ｏ ． ｈ ｏ ｅ ｉ ｌ ｓｓ ｏ ｐ ｉ ｓ ｆ ｇ ｅ ｓｔ ｉ ｌｎ ｅ ｉｄ ｆ ｅ ｒ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｂ ｍａ ｄ ｇ ｈ ｉ ｙ ｉ ｎ
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。
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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 —
第４ ４卷 第 ２期
２ ０ １ ４年 ２月
激 光 与 红 外
Ｌ Ａ Ｓ Ｅ Ｒ ＆ Ｉ ＮＦ Ｒ ＡＲＥ Ｄ
Ｖｏ １ ． ４ ４， Ｎｏ． ２ Ｆｅ ｂｒ ｕ ａ ｒ ｙ， ２０１ ４
文章编号 ： １ ０ ０ １ － ５ ０ ７ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ － ０ ２ ０ ０ － ０ ４
０ ７ ９ ｎ ｍ／ ￣ Ｃ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｓ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ａ ｍｐ ｌ ｉ ２ ． ３ ｄ Ｂ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｌ Ｐ Ｆ Ｇ； ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ； ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ； ｌ ｏ ｓ ｓ ｐ ｅ ａ ｋ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｎ ｇ ｐ ｅ ｉ ｒ ｏ ｄ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ —
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄ ｉｂ ｆ ｅ ｒ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ
ｍｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｏ ｓ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｄ ｉ ｒ ｆ ｔ ｓ ｔ ｏ ｗａ ｒ ｄ ｓ ｌ ｏ ｎ ｇ ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｄ ｉｆ ｒ ｔ ｓ ｔ ｏ ｗａ ｒ ｄ ｓ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ａ ｌ ｌ ｓ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ 。 Ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ３ ０ ℃ ｔ ｏ ９ ０ ￣ Ｃ． ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｉ ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ０．
ＸＩ Ｅ Ｆｅ ｉ ， Ｌ Ｉ ＡＮＧ Ｌｉ ・ ｌ ｉ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ４ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
・
光 纤技 术 ・
长周期 光纤 光栅 液体温度传感特性研究
谢 飞， 梁丽丽
（ 河北工业大学信息工程学院 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ０ １ ）
摘 要 ： 从 长 周 期 光 纤光 栅 温度 传 感 特 性 的基 本 原 理 入 手 ， 分 析 了长 周 期 光 纤 光 栅 在 液 体 环境 中的 温度 传 感 特 性 ， 并 对 其 在 液 体 溶 液 中和 空 气 中的 温 度 特 性 进 行 了对 比实 验 研 究 。