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研究了小直径光纤光栅的研制以及传感中的温度应变交叉敏感问题.首先根据耦合模理论,分析了小直径光纤Bragg光栅光谱特性,确定了包覆层为80 μm的单模光纤加工成中心波长为1 528 nm的Bragg光栅的栅长及周期,并研究了小直径光纤光栅与解设备之间的连接方式.其次利用等强度梁的变形特点,结合矩阵法,提出基于等强度悬臂梁双Bragg光纤光栅矩阵算法,对小直径光纤Bragg光栅的交叉敏感问题进行研究.温度和应变的实验辨别误差分别为5%和6%.实验结果表明,该方法可以分离温度和应变对光纤Bragg光栅传感的影响.采用该方法去除交叉影响,K矩阵始终存在逆矩阵,因此对所采用的光栅无特殊要求,从而扩大了光纤光栅选用范围,并将温度和应变识别出来. 相似文献
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D形光纤Bragg光栅弯曲灵敏度的理论和实验研究 总被引:2,自引:1,他引:1
用材料力学理论分析了D形光纤Bragg光栅(D-shaped fiber Bragg grating,D-FBG)以及常规光纤Bragg光栅由弯曲引起的轴向应变,得到了光栅Bragg波长漂移的弯曲敏感特性.实验结果和理论计算结果基本相符.与常规FBG相比,该D-FBG的弯曲灵敏度要高近80倍.因此D-FBG可以直接应用于弯曲形变的测量,以及间接应用于压力、加速度等物理量的测量.理论分析和实验结果对采用该类型光纤光栅的器件和传感系统的设计具有参考意义. 相似文献
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模式耦合理论在圆周对称长周期光纤光栅建模中的应用 总被引:4,自引:0,他引:4
长周期光纤光栅是不同于光纤Bragg光栅的一种光纤光栅器件 ,根据模式耦合理论 ,长周期光纤光栅表现为前向传播的纤芯导模和同向的各阶次包层模式之间的耦合。分析研究了长周期光纤光栅轴向的模场变化。忽略轴向的模式耦合以及包层模式之间的相互耦合作用 ,并认为折射率指数的调制只存在于纤芯中 ,建立了简化的长周期光纤光栅数学模型。对圆周对称轴向均匀型长周期光纤光栅谱特性进行了仿真 ,其结果与实验结果基本吻合 ,表明了简化的数学模型的合理性 相似文献
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通过对柚子型微结构光纤Bragg光栅的多个反射峰的温度和应变传感特性进行的理论和实验 研究,得出柚子型微结构光纤Bragg光栅的反射波长与温度呈二次关系,且理论和实验二者 吻合较好; 同时发现每个反射峰的温度灵敏度不同.理论分析柚子型微结构光纤Bragg光栅的 反射波长与应变呈线性关系,实验得到了该种Bragg光栅的反射波长与应变的线性关系,实 验结果与理论分析相吻合.由于微结构光纤光栅反射谱中多个峰对温度和应变等物理量敏感 度不一致,这种Bragg光栅更适合应用到多参量传感领域.
关键词:
微结构光纤
光纤Bragg光栅
温度传感
应变传感 相似文献
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Sensing properties of fiber Bragg gratings in small-core Ge-doped photonic crystal fibers 总被引:1,自引:0,他引:1
Yiping Wang Hartmut Bartelt Reinhardt Willsch Michael Kautz Manfred Rothhardt 《Optics Communications》2009,282(6):1129-1134
We report about fiber Bragg gratings (FBGs) inscribed in two different types of small-core Ge-doped photonic crystal fibers with a UV laser. Sensing properties of the FBGs were systematically investigated by means of demonstrating the responses of Bragg wavelengths to temperature, strain, bending, and transverse-loading. The Bragg wavelength of the FBGs shifts toward longer wavelengths with increasing temperature, tensile strain, and transverse-loading. Moreover, the bending and transverse-loading properties of the FBGs are sensitive to the fiber orientations. The reasonable analyses for these sensing properties also are presented. 相似文献
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少模光纤布拉格光栅折射率传感的分析与测量 总被引:7,自引:3,他引:4
理论分析和模拟计算了少模光纤布拉格光栅基模及高阶模的耦合与传输特性,得到在相同外部折射率变化情况下,少模光纤基模与高阶模耦合对应的布拉格波长变化,比正、反向基模之间耦合对应的布拉格波长变化显著增大.实验上制作了少模光纤布拉格光栅,测量了基模之间以及基模与高阶模之间对应的布拉格波长随外部折射率、温度变化的情况,得到与理论分析相符的结果.而对于温度变化对折射率测量结果干扰的问题,提出了通过计算布拉格波长差来克服温度影响的方法.这些结果为采用布拉格光纤光栅测量外部折射率变化提供了一种新的途径. 相似文献
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We demonstrated a fiber sensing system using the method of wavelength locking of two identical fibers Bragg gratings (FBG) to interrogate the wavelength shift by directly measuring the intensity of the reflection from the sensing Bragg grating. The light source of the fiber sensing system is an EDFA fiber ring laser pumped by a 980 nm laser diode and a narrow bandwidth fiber Bragg grating for the filter of the ring laser resonator. The wavelength shift is converted to the intensity deviation of the reflection from the sensing FBG under strain variation, and is able to achieve real-time sensing of the dynamic strain sensing in civil engineering. The characteristics and key factors to maintain stability of the dynamic strain sensing system are discussed. 相似文献
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A novel intra-cavity fiber laser system is demonstrated for multi-point gas detection. The laser uses fiber Bragg gratings as wavelength-selective cavity mirrors and a tunable filter to tune the operating wavelength to the Bragg wavelength of a selected Bragg grating. The Bragg wavelengths of the gratings are chosen to be aligned to different absorption lines of a gas or gases, allowing gas concentrations at multiple locations to be determined. 相似文献
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Temperature-compensating multiple fiber Bragg grating strain sensors with a metrological grating 总被引:1,自引:0,他引:1
A novel approach based on multiple fiber Bragg gratings for measuring the distributed strain, which is temperature compensated, is demonstrated. Especially, in order to increase the measurement accuracy, a metrological grating is employed to read out the output of the system. The measurement resolution of the system is less than 0.5 μ. 相似文献
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聚合物封装的高灵敏度光纤光栅温度传感器及其低温特性 总被引:10,自引:0,他引:10
介绍了一种新型的光纤光栅温度传感器。这种光纤光栅温度传感器使用了特殊的工艺将光纤布拉格光栅封装于一种热膨胀系数较大的有机聚合物基底中 ,使得传感器的温度灵敏性比裸光纤光栅提高了 12 .3倍 ,其温度灵敏度系数KT 达到 82 .6 9× 10 -6/℃。在 - 80~ 0℃的低温度范围内 ,对这种新型光纤光栅温度传感器的反射谱进行了测量。研究了这种新型光纤光栅温度传感器的低温特性 ,并与裸光纤光栅和铝基封装的光纤光栅进行了比较 ,结果表明这种新型的光纤光栅温度传感器具有很好的低温响应特性。 相似文献
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弱双折射光纤布喇格光栅反射偏振对温度响应特性的研究 总被引:1,自引:0,他引:1
理论分析了切趾弱双折射光纤布喇格光栅反射偏振相关特性与温度之间的关系.数值模拟了切趾弱双折射光纤光栅的反射谱、偏振相关损耗和差分群时延随波长变化曲线.实验测出了不同温度下反射谱、偏振相关损耗和差分群时延随波长变化曲线.根据实验结果对偏振相关损耗和差分群时延的变化情况作出了分析.反射偏振相关损耗呈现两个峰值,随温度增加两峰漂移程度相同,表明偏振相关损耗无明显差异.差分群时延最大值随温度增加成线性向长波方向漂移,证明了光纤光栅正交模损耗变化的等同性.综合理论分析与实验结果表明:切趾弱双折射光纤布喇格光栅的偏振特性随温度产生明显的变化,其正交模变化呈现等比例特性. 相似文献