光纖光柵傳感系統(tǒng)應(yīng)用方案

一般解決方案示意圖

   光纖光柵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由光纖光柵傳感器、光纖光柵信號(hào)解調(diào)儀、光開(kāi)關(guān)或光合波器、光纖跳線(xiàn)、光纖適配器、傳輸光纜、系統(tǒng)軟件等部分組成，其中光纖光柵傳感器（傳感探頭）、光纖光柵信號(hào)解調(diào)儀、光開(kāi)關(guān)（合波器）與系統(tǒng)軟件（包括與用戶(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)/系統(tǒng)的通訊接口）是核心部分。

光纖光柵溫度測(cè)試

   式中，為光柵中心波長(zhǎng)；為溫度靈敏度系數(shù)；為波長(zhǎng)變化；為溫度變化。

   上式即為光纖布拉格光柵溫度變化作用下的波長(zhǎng)變化數(shù)學(xué)表達(dá)式，它是處理光纖光柵溫度傳感的基本關(guān)系式。可以看出，當(dāng)光纖光柵的材料一旦確定后，光纖光柵對(duì)溫度的傳感特性系數(shù)基本上為一與材料系數(shù)相關(guān)的常數(shù)，這就從理論上保證了光纖光柵作為溫度傳感器有很好的線(xiàn)性輸出。

   令，為光纖光柵溫度傳感的靈敏度系數(shù)，由此可得

   上式即為光纖光柵波長(zhǎng)變化與溫度變化關(guān)系，它可以方便地將波長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)處理成溫度增量結(jié)果。中心波長(zhǎng)變化不大時(shí)，每攝氏度導(dǎo)致的波長(zhǎng)變化約為10pm/℃左右。由于采用的光纖不同、寫(xiě)入光柵的工藝不同以及退火工藝的差別，不同光纖光柵的傳感靈敏度會(huì)有差異，尤其光纖光柵經(jīng)過(guò)封裝后，封裝材料會(huì)極大地改變光纖光柵的溫度傳感特性，因此不同的光纖光柵必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定才能用作實(shí)際測(cè)量。

光纖光柵應(yīng)變測(cè)試

   當(dāng)溫度恒定時(shí)，由可知，，一旦應(yīng)變靈敏度系數(shù)確定，則可以方便地通過(guò)波長(zhǎng)變化獲得應(yīng)變值。

    當(dāng)溫度變化時(shí)，我們必須對(duì)應(yīng)變傳感進(jìn)行溫度補(bǔ)償法。方法如下：

    將一根布拉格光柵布設(shè)于被測(cè)對(duì)象，另一根布設(shè)于與被測(cè)材料一樣、溫度場(chǎng)一致且不受力的構(gòu)件上，即保證兩者發(fā)生同樣的溫度效應(yīng)，

       

令，我們可以得到：

   若忽略光柵中心波長(zhǎng)導(dǎo)致的靈敏度系數(shù)影響，溫度與應(yīng)變共同產(chǎn)生的波長(zhǎng)變化可由下式表示：則，，令，可得

   如果光纖布拉格光柵的傳感特性一致，而基體材料也一樣，即光柵的溫度傳感系數(shù)一致，和可以取1，從而將給實(shí)際操作帶來(lái)極大的方便。

（轉(zhuǎn)載）