1 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室, 北京 100016
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室, 北京 100016
3 北京强度环境研究所, 北京 100076)
提出了一种基于单模-多模-单模(SMS)光纤干涉结构级联光纤布拉格光栅(FBG)的光纤微结构温度应变双参数测量传感器, 并对其应变特性、温度特性进行了实验研究。通过采用光纤熔接手段将长度为35.5mm的多模光纤熔接在两段单模光纤之间, 构成SMS光纤干涉结构, 并通过级联FBG制成温度应变双参数测量传感器。结果证明, 在200~2000με应变范围内, 单模-多模-单模干涉结构和FBG的应变灵敏度分别为-2.31和1.22pm/με, 线性度分别达到0.9992和0.9994; 在580~700℃温度范围内, 其温度灵敏度分别为58.79和13.64pm/℃, 线性度分别达到0.9967和0.9982, 可实现温度、应变双参数的同时测量。
光纤传感 温度 应变 双参数测量 单模-多模-单模 光纤布拉格光栅 optical fiber sensing temperature strain dual-parameters measurement singlemode-multimode-singlemode fiber Bragg grating
张雯 1,2,3刘小龙 1,2,3何巍 1,2,3娄小平 1,2,3祝连庆 1,2,3
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心, 北京100016
2 现代测控技术教育部重点实验室, 北京100192
3 北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室, 北京100192
研究了长周期光纤光栅( LPFG)级联布拉格光纤光栅(FBG)结构的温度及浓度传感特性。利用飞秒激光直写制作LPFG并级联FBG, 且FBG波谷位于1 551.9 nm, LPFG波谷位置为1 560.5 nm。在30~50 ℃温度变化范围内对传感器温度特性进行测试, 并在25 ℃超净环境下对浓度为3%~30%的葡萄糖溶液进行敏感性测试。实验结果表明: 升温过程FBG中心波长发生红移, 灵敏度26.36 pm/℃, 线性度0.950 8; LPFG中心波长发生蓝移, 灵敏度-24.55 pm/℃, 线性度0.914 2。降温过程FBG中心波长发生蓝移, 灵敏度25.00 pm/℃, 线性度0.945 8; LPFG中心波长发生红移, 灵敏度为-21.82 pm/℃, 线性度0.921 2。FBG对浓度变化不敏感, 当浓度由3%增至30%时, LPFG中心波长发生蓝移, 灵敏度196.36 pm, 线性度0.956 5。结果表明该光纤传感器灵敏度高, 线性度好, 可以同时动态实现温度和浓度的测量。
飞秒激光加工 双参数测量 温度传感特性 浓度传感特性 long period fiber grating LPFG femtosecond laser micromachining FBG fiber Bragg grating dual-parameter measurements temperature sensing characterization concentration sensing characterization 红外与激光工程
2017, 46(9): 0917006
重庆理工大学 电子信息与自动化学院, 重庆 400054
为了实现蔗糖溶液浓度与温度的同步精确测量, 采用组合式光纤光栅, 通过线性折射率分区, 构成相应的系数矩阵。首先, 基于模式耦合理论, 采用光纤布拉格光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPBG)形成组合式光纤光栅, 实现了双参数测量的光学传感器。此组合式光纤光栅结构中, FBG响应温度测量, LPFG同时响应蔗糖溶液浓度和温度测量。然后, 在两个线性折射率范围, 即133~142和142~144中, 校正温度和蔗糖溶液浓度的相关系数。最后, 构成两个敏感系数矩阵, 来讨论蔗糖溶液浓度和温度同时测量的方法。实验结果表明: 蔗糖溶液浓度测量灵敏度达到-2135 pm/RIU, 温度测量灵敏度达到1179 pm/K。因此, 组合式光纤光栅传感器作为光化学传感器具有高灵敏度的特性。
光纤光栅传感器 模式耦合理论 双参数测量 fiber gratingsensing mode coupling theory dual parameter measurement
