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光纤布拉格光栅的详细介绍
光纤布拉格光栅

 

光纤布拉格光栅FBG于1978年问世，这种简单的固有传感元件，可利用硅光纤的紫外光敏性写入光纤芯内，图1描述了光纤光栅的基本原理。常见的FBG传 感器压力开关通过量测布拉格波长的漂移实现对被量测的检测，光栅布拉格波长 (λB)条件可以由式（1）表示：

光纤压力传感器的原理性研究

式中，∧—光栅周期；
n—折射率。

当宽谱光源入射到光纤中，光栅将反射其中以布拉格波长lB为中心波长的窄谱分量。在透射谱中，这一部分分量将消失，lB随应力与温度的漂移为 [2]：

光纤压力传感器的原理性研究（2）

其中，ε—外加应力；
Pi,j—光纤的光弹张量系数；
ν—泊松比；
α—光纤材质（如石英）的热膨胀系数；
△F—温度变化量。

上式中： 光纤压力传感器的原理性研究因子典型值为0.22。因此，可以推导出在常温 和常应力条件下的FBG应力和温度响应条件如式下： 1pm的波长分辨率大致对应于1.3mm处0.1℃或1me的温度和应力量测精度。

光纤光栅除了具备光纤压力传感器压力压力传感器的全部优点之外，还拥有自定标和易于在同一根光纤内集成多个传感 器复用的特点。

 

光栅压力传感器可拓展的应用领域有许多，如将分布式光纤光栅压力传感器嵌入材质中形成智能材质，可对大型构件的载荷、应力、温度和振动等参数进行实时**监测；光 栅也可以代替其它类型结构的光纤压力传感器，用于化学、压力和加速度传感中。
长周期光栅是指周期大于100mm的光栅，也是继FBG之后光纤光栅型压力传感器的另一个重要分支。由于量测利用包层膜耦合的原理，使其同时具备灵敏度优良和 制作简便的优势。光纤光栅的其它分支还包括啁啾光栅、斜光栅等，它们也已付诸应用研究。
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