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光纖布拉格光柵的詳細(xì)介紹
光纖布拉格光柵

 

光纖布拉格光柵FBG于1978年問世，這種簡單的固有傳感元件，可利用硅光纖的紫外光敏性寫入光纖芯內(nèi)，圖1描述了光纖光柵的基本原理。常見的FBG傳 感器壓力開關(guān)通過量測布拉格波長的漂移實(shí)現(xiàn)對被量測的檢測，光柵布拉格波長 (λB)條件可以由式（1）表示：

光纖壓力傳感器的原理性研究

式中，∧—光柵周期；
n—折射率。

當(dāng)寬譜光源入射到光纖中，光柵將反射其中以布拉格波長lB為中心波長的窄譜分量。在透射譜中，這一部分分量將消失，lB隨應(yīng)力與溫度的漂移為 [2]：

光纖壓力傳感器的原理性研究（2）

其中，ε—外加應(yīng)力；
Pi,j—光纖的光彈張量系數(shù)；
ν—泊松比；
α—光纖材質(zhì)（如石英）的熱膨脹系數(shù)；
△F—溫度變化量。

上式中： 光纖壓力傳感器的原理性研究因子典型值為0.22。因此，可以推導(dǎo)出在常溫 和常應(yīng)力條件下的FBG應(yīng)力和溫度響應(yīng)條件如式下： 1pm的波長分辨率大致對應(yīng)于1.3mm處0.1℃或1me的溫度和應(yīng)力量測精度。

光纖光柵除了具備光纖壓力傳感器壓力壓力傳感器的全部優(yōu)點(diǎn)之外，還擁有自定標(biāo)和易于在同一根光纖內(nèi)集成多個(gè)傳感 器復(fù)用的特點(diǎn)。

 

光柵壓力傳感器可拓展的應(yīng)用領(lǐng)域有許多，如將分布式光纖光柵壓力傳感器嵌入材質(zhì)中形成智能材質(zhì)，可對大型構(gòu)件的載荷、應(yīng)力、溫度和振動(dòng)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)**監(jiān)測；光 柵也可以代替其它類型結(jié)構(gòu)的光纖壓力傳感器，用于化學(xué)、壓力和加速度傳感中。
長周期光柵是指周期大于100mm的光柵，也是繼FBG之后光纖光柵型壓力傳感器的另一個(gè)重要分支。由于量測利用包層膜耦合的原理，使其同時(shí)具備靈敏度優(yōu)良和 制作簡便的優(yōu)勢。光纖光柵的其它分支還包括啁啾光柵、斜光柵等，它們也已付諸應(yīng)用研究。