报道了一种检测光纤光栅传感器波长的新方案.实验系统采用新型的级联结构对电热调谐的光纤光栅滤波器进行复用,扫描分析传感信号光的峰值波长,同时用参考波长校准方法消除了电热调谐中的蠕动误差.结果表明,系统的检测范围可达23nm,波长分辨率为3.1pm,应变测量分辨率为2.56με.
光纤光栅 传感器 波分复用 波长检测
西安石油大学光纤传感实验室,陕西 西安 710065
报道了一种采用实时校准技术的数字化光纤光栅传感解调方案。解调系统利用锯齿波电压信号和数字相位同步信号控制可调谐光纤法布里珀罗(TFFP)滤波器,对光纤光栅传感器阵列进行扫描式寻址,同时采用非测量环境中的参考光栅和数字温度计提供精确的参考波长,并由高速数字信号处理器(DSP)实时校准滤波器的波长读取值,很好地消除了滤波器调谐的温度漂移、非线性和蠕动性引起的测量误差。结果表明,实验系统的波长寻址范围为1520～1570 nm,扫描频率为100 Hz,波长测量分辨率为5 pm,应变测量分辨率为4.13 με。
光纤光学 传感器 可调谐光纤法布里珀罗滤波器 实时校准 数字信号处理器
西安石油大学光纤传感实验室, 陕西 西安 710065
分析了聚合物封装光纤布拉格光栅(FBG)传感器温度与压力响应特性。通过实验对某种特殊聚合物封装光纤光栅的温度与压力响应进行研究,发现当温度变化范围较大时,由于温度对材料弹性模量的影响,光纤光栅的压力响应灵敏度不再为常数,而是随温度变化的。当温度在30℃时,其压力响应灵敏度为0.036 nm/MPa,在180℃时则变为0.175 nm/MPa,且灵敏度系数随温度的变化呈分段线性变化。因此在使用聚合物封装实现光纤光栅传感器增敏以及大范围温度和压力的同时测量时,需要将弹性模量作为温度的函数,代入光纤光栅温度与压力响应灵敏度系数矩阵公式中以消除大范围温度变化对聚合物力学特性的影响。
光纤光学 光纤布拉格光栅 聚合物封装 温度响应 压力响应
分析了聚合物封装光纤光栅的压力响应特性,通过采用特殊聚合物材料将光纤光栅封装于金属套管中,并通过在金属套管预涂覆一层软弹性材料,以消除封装过程中由于聚合物固化收缩以及聚合物与套管壁粘接与摩擦产生的光纤光栅啁啾化,改善了光纤光栅压力响应特性.封装后的光纤光栅压力响应灵敏度为0.036 nm/MP,具有良好的线性,压力测量范围可达40 MP以上.
光纤光栅 聚合物封装 压力传感器 耐高压
西安石油大学理学院,光纤传感重点实验室,西安,710065
报道了一种新颖的光纤Bragg光栅压力传感装置,提出并实现了利用光纤Bragg光栅反射波带宽展宽实现压力传感的新方法.利用压力作用下双孔悬臂梁非均匀应变带动光栅使Bragg反射波漂移的同时带宽展宽,实现压力传感.在0～23.5 N的测量范围内,基于光谱分析仪0.05 nm的光谱分辨率,压力分辨率为0.54 N,带宽最大展宽量2.14 nm,压力响应曲线具有良好的线性.多次测量表明:展宽波型稳定,重复性好.
光纤光栅 带宽展宽 压?Υ?br>
西安石油大学理学院光纤传感重点实验室, 西安 710065
报道了利用单光纤布拉格光栅反射波带宽展宽技术实现温度与压力同时区分测量的新方案。通过聚合物材料将光栅粘接于双孔悬臂梁非均匀应变区,在压力作用下悬臂梁带动光栅发生非均匀应变,使布拉格反射波波长漂移的同时带宽展宽,而温度变化仅引起反射波波长漂移。在20～100 ℃和0～7.8 N的温度和压力测量范围内,温度测量精度±1.1 ℃,压力测量精度±0.18 N,布拉格反射波中心波长漂移量和带宽展宽量随温度和压力的变化呈良好的线性关系,线性度均高于99.6%。多次测量表明,此方案的展宽波形稳定,重复性好。
光传感技术 光纤布拉格光栅 带宽展宽 区分测量
简要分析了光纤布拉格光栅的温度响应及增敏原理,采用特殊耐高温有机聚合物对光纤光栅进行温度增敏封装,并通过改进光纤光栅的聚合物封装固化工艺,使用某种有机硅导热胶减小有机聚合物与套管材料的粘合度,消除了封装过程中由于聚合物材料不均匀收缩引起的光纤光栅反射谱啁啾化,实现20～180 ℃范围内光纤光栅传感器对温度高灵敏度测量。实验结果表明,聚合物封装光纤光栅传感器温度响应灵敏度在20～130 ℃为0.05 nm/℃,在130～180 ℃达到了0.22 nm/℃,并在两个区域保持较好的线性与重复性。此结构传感器封装工艺简单,易于实现,可用于高温恶劣环境下的温度单参量测量。
光纤光学 光纤布拉格光栅 温度传感器 温度增敏
