美國(guó)E+E光纖光柵傳感器測(cè)量技術(shù)的研究
1970年低損耗光纖的研制成功極大地改變了傳感器的設(shè)計(jì)方式，為光纖傳感器的研制提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。光纖因其具有靈敏度高、抗電磁干擾、柔韌靈巧、可遠(yuǎn)程感測(cè)、易埋植、易貼敷、低損耗、耐腐蝕、能夠?qū)Χ帱c(diǎn)分布式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的重視。在大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和高靈敏度測(cè)量中越來(lái)越顯示出*優(yōu)勢(shì)。

美國(guó)E+E光纖光柵傳感器測(cè)量技術(shù)的研究
近年來(lái)，不斷涌現(xiàn)的各種類型的光纖傳感器已在多領(lǐng)域得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用，但光纖光柵對(duì)溫度和應(yīng)力交叉敏感，制約其在傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，如何實(shí)現(xiàn)光纖光柵多參量同時(shí)測(cè)量技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題之一。本文主要研究工作和取得的成果如下： *，利用高摻鍺光敏光纖以相位掩模法自行研制光纖光柵傳感器件，并研究了其部分傳感特性。實(shí)驗(yàn)表明，該方法制作光纖光柵工藝簡(jiǎn)單方便且容易制作出高質(zhì)量低成本的FBG傳感器，并且穩(wěn)定性要好。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)光柵的溫度特性和應(yīng)變特性進(jìn)行研究，驗(yàn)證其基本特性。詳細(xì)分析光纖FBG傳感原理及其傳感特性，并對(duì)FBG傳感器多參量同時(shí)測(cè)量方法進(jìn)行了分析。 第二，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了光柵的溫度特性和應(yīng)變特性，發(fā)現(xiàn)光纖光柵同樣是很好的傳感器件。通過(guò)詳細(xì)分析光纖FBG傳感原理及其傳感特性，并對(duì)FBG傳感器同時(shí)測(cè)量理論進(jìn)行了分析。分析比較幾種常見(jiàn)的光纖光柵雙參量測(cè)量方法，并加以比較。 第三，提出了應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量傳感器方案，設(shè)計(jì)了一種特殊封裝的FBG傳感器，對(duì)此測(cè)量方案進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，得到可行性驗(yàn)證。證實(shí)光纖光柵是一種很好的低成、高精度傳感器件。 第四，設(shè)計(jì)了一套測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由特殊封裝的FBG傳感器、寬帶光源、耦合器、頻譜儀等部分組成。該傳感器配合測(cè)量系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了溫度與應(yīng)力的雙參量測(cè)量，與理論值相符合。證明該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)溫度和應(yīng)變的區(qū)分測(cè)量。同時(shí)由于選用特殊的封裝，相較于裸光柵實(shí)現(xiàn)了對(duì)光柵溫度靈敏度的增敏。基于傳感器溫度靈敏度提高為裸光柵的3倍以上。增敏后可以實(shí)現(xiàn)溫度小范圍的精確測(cè)量，實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了20℃到70℃范圍的溫度測(cè)量。 第五，對(duì)光纖傳感器在瓦斯氣體測(cè)量方面的研究做了研究，分析對(duì)比了幾種瓦斯光纖傳感器的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了一種新型光纖光柵瓦斯傳感器的設(shè)計(jì)方案。

美國(guó)E+E光纖光柵傳感器測(cè)量技術(shù)的研究
為了解決應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量的問(wèn)題，美國(guó)E+E通過(guò)對(duì)光纖傳感原理的研究，提出了一種基于光纖布拉格光柵（FBG）特殊封裝形式的傳感器實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量，并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，為多參量同時(shí)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用提供了一種嶄新的方案。