光纤光栅在传感应用中波长漂移的检测方案

波长漂移量的检测是实现光纤光栅传感网络的关键技术．分类阐述了近几年来光纤光栅传感应用中主要的波长检测方案,分析了它们的工作机理和特性,并展望了其可观的应用前景．     

光纤光栅在传感应用中波长漂移的检测方案

波长漂移量的检测是实现光纤光栅传感网络的关键技术。分类阐述了近几年来光纤光栅传感应用中主要的波长检测方案,分析了它们的工作机理和特性,并展望了其可观的应用前景。     

光纤光栅滤波的瓦斯传感系统的研究

差分吸收法是进行瓦斯远距离监测的重要方法，根据瓦斯在近红外波段的吸收特性，报道了一种新型的远距离光纤瓦斯传感系统。采用1．3μm超辐射发光二极管为光源，利用光纤布拉格光栅(FBG)优良的窄带滤波特性实现了对瓦斯的差分吸收测量。和传统的干涉滤光片相比，光纤光栅滤波器插入损耗低、制备简单。系统具有全光纤化、结构简单、工作距离远、稳定性好的特点。工作距离10km，测量灵敏度为0．1％，是瓦斯爆炸极限的2％。     

OPM在光纤传感中的应用

光纤传感随着光通信技术的成熟而得到快速发展,成为传感领域的主要方向之一,其中利用光纤布拉格光栅(FBG)的波长漂移检测环境变量的技术日趋完善.而对波长的检测,采用光性能监测模块(OPM)是一种行之有效的手段.OPM具有对光波长及波长漂移监测精确、体积小和可靠性高等特点.文章作者系统地阐述了FBG的工作原理和OPM的技术特点,并将两者组合搭建成传感测试平台.     

面向光接入网的光纤光栅传感数据数字化系统

利用现有的光纤通信网实现对光纤光栅传感网络的远程监控,既可以避免重新铺设传感信道,节约成本,又可以增加传感网组网的灵活性。提出了一种基于阵列波导光栅(AWG)的面向光接入网的光纤布拉格光栅(FBG)传感网传感数据数字化系统,系统能够快速实现对携带传感信息的FBG反射波长的数字化。分析了系统的工作原理及主要误差来源,并设计了传感数据成帧模块的结构及适于在光接入网中传输的传感数据帧结构。采用OptiSystem/Matlab协同仿真的方法对一个3×3光纤光栅传感网络进行了仿真实验,实现了在-50℃～100℃范围内精度为1℃的温度监测,能够满足日常温度监控需要。实验结果表明了该方案的可行性。     

基于弹性管的光纤布拉格光栅加速度传感研究

为实现光纤光栅加速度测量,提出了一种基于弹性管的两点式封装光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。首先理论分析了其传感原理,并建立了其响应灵敏度的解析表达式,通过引入加速度理想灵敏度的概念,讨论了此类型加速度灵敏度的频率响应;其次,基于该模型设计了FBG加速度计,实验研究了加速度的幅频响应特性、谐振频率和加速度的线性响应。结果表明:在小于共振频率的低频段具有较好的平坦区,加速度与波长具有较好的线性关系,线性度为99.8%,加速度响应灵敏度为63.0pm/G。实验值与理论值的相对误差为0.98%,实验与理论吻合的较好。     

边孔光纤光栅的传感特性

报道了一种新型边孔光纤及边孔光纤光栅的研究结果。采用有限元法分析了边孔光纤内部的应力分布和双折射数值,并通过波长扫描技术对其双折射进行了测量,理论计算和实验测量结果表明双折射数值达到4×10-5。根据边孔光纤光栅两反射峰偏振态相互正交的特性,提出了一种基于偏振检测的波长检测方案对边孔光纤光栅的传感特性进行了测量。结果表明两峰中心波长间隔随温度变化的灵敏度仅有0.05 pm/℃,是普通单模光纤光栅温度灵敏度的1/184。提出了一种基于横向荷载压力增敏的新型边孔光纤光栅封装装置,使边孔光纤光栅双峰间距的压力灵敏度从5.6 pm/MPa增加到119.14 pm/MPa,增敏21倍,实现了温度不敏感的高灵敏度压力传感。     

光纤光栅温度传感增敏方法研究

针对裸光栅温度灵敏度较低的问题,设计了一种封装方式并进行结构制作。所设计的封装方式是将光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)置入毛细玻璃管中,并填充353ND环氧树脂胶,最后固定在铜片基底上。首先对FBG温度传感及增敏机理进行了理论分析,然后进行结构的设计及制作,最后进行温度传感测试。聚合物353ND和铜片的热膨胀系数显著高于裸光栅,在外界温度发生变化时会对光纤光栅施加附加应力,从而提高其温度灵敏度,并保护FBG传感器的结构。实验结果表明：在40℃至140℃的温度传感测试中,FBG的反射波长保持着不错的线性;温度灵敏度由增敏前的10 pm/℃提升到了21 pm/℃左右,且温度传感特性拟合曲线线性度达到0.996以上。     

布里渊动态光纤光栅及其在分布式传感中的应用

基于受激布里渊散射的布里渊动态光纤光栅(BDG)是近几年提出的一项新技术,相比于传统的光纤光栅,具有读写分离、位置可调、光谱可调和快速重构等优势,是光纤通信及传感领域最活跃的研究热点之一,尤其是在分布式传感领域可同时获得高空间分辨率和高测量精度,打破了传统时域系统中声子寿命的限制。从技术发展脉络综述了BDG的研究现状与最新进展,重点介绍了基于BDG的分布式光纤传感技术与应用,并就目前该领域存在的主要问题以及技术发展的主要趋势进行了探讨。     

聚合物光纤光栅制备及应用进展

近年来,聚合物光纤因其体积小、质量小、柔软、成本低等诸多优点,以及不同于石英光纤的生物相容性等优良特性,在传感及通信等领域逐渐受到了重视.系统介绍了包括聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、环烯烃均聚物以及聚碳酸酯等的聚合物光纤组成材料,基于不同波段的刻写激光源如248 nm、266 nm、325 nm等的光栅制备技术,以及...     

一种新型的光纤光栅金属腐蚀传感器

介绍一种新型的基于光纤光栅应变传感特性的金属腐蚀传感器。实验中,传感器被放置在腐蚀液中,并使用MOI SM125波长解调仪监测光纤光栅反射谱中心波长。加速腐蚀实验持续大约7 h,结束时应变片被腐蚀的厚度为1.2 mm,光栅反射谱中心波长偏移了约4 nm。实验结果证明了该传感器设计的合理性和在实际应用中的可能性,同时也讨论将该种传感器投入实用所需要进行的改进。     

光纤金属腐蚀传感器的应用及研究现状

随着经济的高速发展,金属材料腐蚀时刻影响着安全生产,对国民经济造成了重大损失,因此如何有效地监控金属材料腐蚀就显得特别重要。对目前用于金属材料腐蚀监控的光纤金属腐蚀监控技术进行了分类,分析了各种技术的优缺点以及光纤金属腐蚀传感器的工作原理、研究应用现状及发展趋势。     

光纤布喇格光栅：制作,性能及应用

介绍了国外正迅猛发展的光纤布喇格光栅的制作、性能及其应用。     

一种简单的增强光纤Bragg光栅温度灵敏度的方法

提出了一种简单的铝管或铝板封装(AP)法来增强光纤Bragg光栅(FBG)的温度灵敏度，实验测得AP光纤光栅的Bragg反射波长(1550 nm附近)的温度灵敏度为0.038 nm／℃,是裸光纤光栅温度灵敏度的3倍之多，相应的线性温度范围在0～120 ℃之间。     

基于双光纤布拉格光栅的流速传感器

设计了一种基于双光纤布拉格光栅的新型流速传感器,它包括双光纤光栅压强传感机构和文丘里管.导出了双光纤布拉格光栅的波长漂移差与流速的关系.压强传感机构中的密闭铝箔管横截面两边的压力差导致等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布拉格光栅的布拉格波长漂移.通过检测两个布拉格光栅的波长漂移差,得到被测流体的流速.双光纤布拉格光栅通过补偿温度效应,解决了光纤布拉格光栅传感器的交叉敏感问题.该流速传感器的动态测量范围为8～200mm/s.实验表明,双光纤布拉格光栅的中心波长随流速的增加分别向长波和短波方向漂移,而带宽几乎不变,实验和理论符合得较好,该设计方案是切实可行的.

Abstract：

By using the fiber grating pressure sensing setup and Venturi tube,a novel flow velocity sensor based on double fiber Bragg gratings (FBGs) is proposed.The relationship between the flow velocity and the wavelength shift difference is derived.The pressure difference of the two sides of the cross section of the aluminum foil tube in the pressure sensing setup results in the distortion of an isosceles triangle cantilever structure.And the distortion results in the Bragg wavelength shift of the FBGs mounted at either side of the cantilever.By monitoring the wavelength shift difference of the two FBGs,the flow velocity can be obtained.The cross sensitive problem can be solved by compensating the temperature effect.Experimental results are in good agreement with theoretical analysis.The central wavelength of two FBGs shifts to the shorter and longer wavelength respectively with the rise of the flow velocity,while the bandwidth is almost unchanged.The experimental results verify the feasibility of the proposed sensor with a measurement range of 8~200 mm/s.     

Magneto-Optic Fiber Bragg Gratings with Application to High-Resolution Magnetic Field Sensors

Magneto-optic fiber Bragg gratings （MFBG） based on magneto-optic materials have a lot of potential applications for sensing and optical signal processing. The transmission and reflection spectra of guided optical waves in the MFBG are investigated. According to the sensitivity of MFBG spectral lines to the magneto-optic coupling intensity varying with applied magnetic field, a novel magnetic field sensor of high-resolution up to 0.01 nm/（kA/m） is predicted.     

基于双光纤布喇格光栅的液位传感器

设计了一种基于双光纤布喇格光栅的新型液位传感器,导出了双光纤布喇格光栅的波长漂移差与液位的关系.圆盘上受到的液体压力导致等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布喇格光栅的布喇格波长漂移.通过检测两个布喇格光栅的波长漂移差,得到被测液位.双光纤布喇格光栅通过补偿温度效应,解决了光纤布喇格光栅传感器的交叉敏感问题.该液位传感器的动态测量范围为2～3 000 mm.实验表明,双光纤布喇格光栅的中心波长随液位的增加分别向长波和短波方向漂移,而带宽几乎不变,实验和理论符合较好,该设计方案是切实可行的.     

光纤光栅不同温度下偏振模色散的研究

光纤光栅的偏振模色散是由于在侧写入法写入光栅时,光敏光纤对紫外光的吸收不均匀造成的。分析了光纤光栅在不同温度下的偏振模色散,实验研究了光纤光栅的偏振模色散在-20~ 60℃的情况,统计结果表明,在不同温度下,光纤光栅的偏振模色散基本保持不变。     

光纤光栅在预应力钢绞线应力测量中的应用

利用光纤Bragg光栅（FBG）传感器对预应力钢绞线的应力测量进行了研究,通过分析预应力钢绞线的特点确定FBG的安装工艺并进行了试验。试验结果表明,在预应力钢绞线单根钢丝上粘贴FBG基本上可以不受钢绞线结构形式的影响而表征钢绞线的总体应力情况。断裂试验表明,FBG的断裂应变极限为5457με,因此FBG的传感零点需偏移5000με。     

基于光纤光栅谐振腔的双包层光纤激光器

理论分析了线型腔双包层光纤激光器的输出特性,包括光纤长度、光纤损耗及后腔镜反射率对激光输出功率和阈值泵浦功率的影响.设计了基于光纤光栅谐振腔的双包层光纤激光器,采用锥度光纤实现了泵浦模块与双包层光纤之间的低损耗连接,实现了全光纤化的掺Yb3 双包层光纤激光器,其阈值泵浦功率为300 mW,在泵浦入纤功率为17 W时达到了10.5 W的最大激光输出功率,斜率效率为62%.