强激光与粒子束
2021, 33(11): 111010
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 南京 210023
2 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广州 510640
针对双芯光纤传感器在应用中存在的环境温度交叉敏感的问题, 文章提出并设计了一种长周期双芯光纤光栅温度-弯曲双参量传感器, 对其传感特性进行了数值分析与研究。结果显示, 在20~60 cm曲率半径范围和0~100 ℃温度范围内, 波长向长波方向漂移, 实现的最大弯曲灵敏度为0.205 nm/cm, 最大温度灵敏度为1.208 nm/℃。当波长分辨率为0.1 nm时, 长周期双芯光纤光栅可以分别实现0.2 cm的弯曲传感分辨率和0.079 ℃的温度传感分辨率。所设计的双参量传感器结构简单、灵敏度高, 可用于轨道和桥梁等建筑的形状监测, 同时可有效排除环境温度干扰。
双芯光纤 长周期光纤光栅 弯曲传感 双参量传感 TCF LPG bending sensing double-parameter sensor
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
设计了一种光子晶体光纤(PCF)结构,基于新结构PCF和表面等离子体共振(SPR)效应实现了温度与磁场双参量传感。采用全矢量有限元方法对该传感器的理论模型进行了分析,结果表明,当温度在20~50 ℃内时,传感器的温度灵敏度可达-493.6 pm/℃;当磁感应强度在20~300 Oe内时,传感器的磁场灵敏度可达82.69 pm/Oe。
传感器 光子晶体光纤 表面等离子体共振 磁流体 光纤传感 双参量传感
南开大学现代光学研究所天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室, 天津 300350
在少模光纤中写制的纤芯LP01模式向纤芯LP11模式耦合的长周期光纤光栅具有双谐振耦合现象,且该双谐振耦合峰随着温度或应变的增加向相反的波段漂移,从理论和实验上揭示了该现象产生的机理,并基于该现象及特性设计了温度、应变双参量传感器。与传统的基于纤芯基模与包层模耦合的长周期光纤光栅传感器相比,该传感器具有折射率不敏感、光谱稳定、灵敏度高等优势。
光纤光学 少模光纤 长周期光纤光栅 双峰谐振 双参量传感
1 西安交通大学电子与信息工程学院电子物理与器件教育部重点实验室,陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安理工大学理学院, 陕西 西安 710048
针对光纤布拉格光栅(FBG)传感器在应用中温度与应变串扰的问题,利用飞秒激光结合相位掩模板法在异质光纤熔接点处刻写FBG,基于FBG的温度或应变响应系数的特点,实现温度与应变双参量的传感测量。分别标定了掺镱-石英FBG和铒镱共掺-石英FBG的温度和应变响应系数,结果表明,铒镱共掺FBG和石英FBG的温度响应系数差异较大,应变响应系数相近,故可用作温度、应变双参数传感测量。经过800 ℃的高温退火的铒镱共掺-石英异质FBG在700 ℃温度下可保持长时间反射率稳定,因此可应用于700 ℃以内的温度和应变双参量解调。
光纤光学 光纤布拉格光栅 温度应变双参量传感 飞秒激光加工 相位掩模
1 国防科技大学海洋科学与工程研究院, 湖南 长沙 410073
2 国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
光纤传感器对静态绝对量和动态相对量同时测量在很多场合都有应用需求,这就要求传感系统兼具大动态范围和高精度的特点。采用基于快速光谱获取的白光非本征法珀干涉(EFPI)传感系统,可满足静态信号大动态范围和绝对测量需求,同时可快速响应动态信号。将zoom-FFT 算法用于传感器的腔长解调,提高了信号的解调精度,实验测得精度达4 nm。由于zoom-FFT 法运算量小,在算法上可满足动态测量对解调速度的需求。在0~30 cm 深度内对传感器进行了标定,传感器对静压力的响应具有较好的线性特性,计算得到液位分辨率为0.13 mm。利用液位信号和声信号频率的差别,实现了单传感器对液位深度和声信号的同时测量,验证了此系统在对静态绝对量和动态相对量同时传感方面具有应用潜力。
光纤传感 非本征法珀干涉传感器 zoom-FFT 算法 双参量传感 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 070604
广西师范大学物理与信息工程学院, 桂林 541004
简述了光纤光栅的传感原理, 阐述了光纤光栅应变-温度传感器的发展, 详细介绍了近几年比较有特点的几个应变-温度双参量传感实验。
光纤光栅 光纤光栅传感器 双参量传感 同时测量 激光与光电子学进展
2006, 43(10): 53
1 西安石油大学理学院,西安 710065
2 西安交通大学电信学院,西安 710049
研究了一种基于管式弹性应变敏感元件的光纤光栅传感器结构。利用双光纤布拉格光栅(FBG)产生双反射峰,对压力和温度进行了同时区分测量。在压力为0~20 MPa、温度为20~150 ℃的范围内,布拉格反射波长对应压力与温度的变化均呈现良好的线性响应特性,响应灵敏度分别为0.089 nm/MPa和0.024 nm/℃。压力与温度双参量系数矩阵的实验拟合值与理论计算值之差仅占理论计算值的1.8%。该方法与标准测量方法比较,压力的准确度为0.47%;温度的准确度为0.74%。该方法还较好地削减了压力与温度交叉敏感的影响,按压力与温度测量的最大量限计算,温度对压力交叉影响的误差仅为0.16%。
导波与光纤光学 双参量传感 光纤布拉格光栅 压力与温度同时区分测量
采用一种新颖的扭梁设计结构,利用单光纤光栅成功地实现了扭转(扭转角或扭矩)与温度的双参量同时测量.该方法能够有效地解决扭转角与温度的交叉敏感问题,且光纤光栅波长的变化对扭转角、扭矩及扭应力(力臂一定时)均呈线性关系.在-40°~+32°范围内,扭转角、扭矩和温度的传感灵敏度分别达到0.19 nm/(°)、3.29 nm/Nm和0.03 nm/℃,波长线性调谐范围可达14.20 nm.
光纤光栅 双参量传感 扭梁 扭转角 扭矩 扭应变