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  • 什么是布拉格光纖光柵傳感器?

    作者:佚名 來源:光行天下整理 時間:2017-09-08 14:30 閱讀:25832 [投稿]
    布拉格光纖光柵可以作為一種光纖傳感器,它和光纖傳感器一樣,與傳統的電傳感器相比有著許多不可替代的優點。

    小尺寸的傳感器在醫學應用中是非常有意義的,光纖光柵傳感器是現今能夠做到最小的光纖傳感器。光纖光柵傳感器能夠通過最小限度的侵害方式對人體組織功能進行內部測量,提供有關溫度、壓力和聲波場的精確局部信息。光纖光柵傳感器對人體組織的損害非常之小,足以避免對正常醫療過程的干擾。

    核工業存在高輻射,核泄漏對人類是一個極大的威脅,因此對于核電站的安全檢測是非常重要的。由于核裝置的老化,需要更多的維護和修理,最終必須被拆除,所有這些都不能在設計時預見,因此需要更多的傳感器以便遙控設備,處理不確定情況。同時核廢料的管理也變得越來越重要,需要有監測網絡來監視核廢料站的狀況,對監視網絡長期穩定的要求也是前所未有的,而光纖光柵傳感網絡可以滿足這些要求。 

    除了以上應用外,光纖光柵傳感器在其他方面也有許多應用,例如:

    (1)加速度計可用于很多工程的測量,如振動、入射角、事件記錄、平臺穩定性、車輛暫停控制、地震監測、以及起搏器控制等,用光纖光柵傳感器制作的加速度計表現出良好的性能。

    (2)用光纖光柵制作的水聲器用來測量水下聲場,可以實現很好線性響應、高靈敏度、高穩定性、寬的動態范圍(90dB)和寬的操作頻率范圍(從凡kHz到凡MH)z。

    (3)用光纖光柵制作的機械工具系統結構形變監測傳感器,可以探測到實用結構微米量級的形變,其誤差為0.4%。

    二、布拉格光纖光柵傳感研究進展

    由于布拉格光纖光柵傳感器具有以上許多不可替代的優點以及廣泛的應用前景,自從橫向紫外曝光刻寫技術面世以來,布拉格光纖光柵傳感器得到了學術界和產業界的廣泛關注,在短短的十凡年內得到了飛速發展,針對布拉格光纖光柵智能傳感網絡的實用化研究和應用已經取得了一些進展,這主要集中在以下幾個方面:

    布拉格光纖光柵傳感器的波長解調技術

    光纖光柵傳感器經過十余年的研究與發展,至今己經出現了許多波長解調技術。在實驗室,波長解調可以用高精度的光譜儀來實現,但是由于光譜儀的價格昂貴,而且體積大,不適于實際應用,所以需要結構緊湊,成本低的解調系統。具體解決方案主要包括寬帶光濾波法可調諧窄帶濾波器法,光干涉法,激光器掃描法。成像光譜分析法等。這些方法有著不同的分辨率和動態范圍,針對不同的應用選擇相應的解調方案,可以很好的適用于各種實際應用。 

    1)寬帶光濾波法

    該方法通過寬帶光源發出的寬帶光:經隔離器,3DB鍋合器后,到傳感光柵反射濾波,反射回窄帶光,再經過寬帶濾波器(WDM禍合器),由于寬帶濾波器的濾波特性與波卜轟有關,則反射光經濾波后探測到的能量與波長有關,再通過相應的電子信號處理就能檢測出FBG中心波長的偏移量。這種方案實現簡單,但是精度比較低,波長分辨率大概10pm左右。

    2)可調諧窄帶濾波器法

    該方法中,由LED發出的寬帶光,經禍合器到達FBG傳感器陣列,到達FBG反射回來的窄帶光再經可調諧F-P濾波器濾波,當傳感FBG的中心波長與F-P濾波器透射中心彼長一致時,透射光能量最大,通過動態調諧F-P濾波器的透射波長來動態“跟蹤7T傳感光柵的中心波長,就可以實現中心波長偏移量的解調。這種解調方案精度較高,由于工作在波長掃描方式,那么只要掃描范圍足夠大,就很容易在一根光纖上復用多個FBG,但這種方案的掃描頻率不是很高,不適合高速率的動態傳感。

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