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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:18571 [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。

    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,如:不受電磁干擾,重量輕,體積小,不受腐蝕等。

    一、布拉格光纖光柵傳感器的特點

    1978年加拿大握太華通信研究中心的K.O.Hin及其同事首次在摻鍺石英光纖中發現光纖的光敏性,并采用駐波法制成世界上第一只光纖光柵。但是由于這種刻寫方法的效率很低且靈活性差,在光纖光敏性被發現后的十年內未引起很大的注意。直到1989年,美國聯合技術研究中心的GMetlz等人利用高強度的紫外激光所形成的干涉條紋對光纖進行側面橫向曝光來產生光纖纖芯中的折射率調制,即形成光纖光柵。這種刻寫方法效率高,且靈活性好,可以刻寫不同周期的光纖光柵。橫向寫入法的發明使光纖光柵技術取得了突破性的進展,此后的十多年里,光纖光柵一直是光纖通信和光纖傳感領域的研究熱點之一。 

    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,如:不受電磁干擾,重量輕,體積小,不受腐蝕等。且由于它是波長編碼的,使得它與傳統的光纖傳感器相比,又有許多優點,如:精度不受光源強度影響,受環境影響小,更加容易復用和實現分布式傳感等。利用光纖布拉格光柵傳感系統復用能力強,重量輕,體積小等優點,埋入監測材料中可以方便地實現準分布式測量,因而是最有希望的智能傳感網絡技術。 

    光纖光柵傳感器的應用范圍非常廣,民用工程中的結構監測是光纖光柵傳感器應用的一個熱點,在橋梁、建筑、海洋石油平臺、油田及航空、大壩等工程都可以進行實時安全的溫度及應變監測。基礎結構的狀態,力學參數的測量對于橋梁、大壩、隧道、高層建筑和運動場館的維護是至關重要的,通過測量建筑物的分布應變,可以預知局部荷載的狀態。光纖光柵傳感器既可以貼在現存結構的表面,也可以在澆筑的時候埋入結構中對結構進行實時測量,監視結構缺陷的形成和生長。另外,多個光纖光柵傳感器可以串接成一個網絡對結構進行準分布式檢測,傳感信號可以傳輸很長距離送到中心監控室進行遙測。因此在民用工程中,光纖光柵傳感器成為結構監測的最重要手段。 

    航空航天業是一個使用傳感器密集的地方,一架飛行器為了監測壓力、溫度、振動、燃料液位、起落架狀態、機翼和方向舵的位置等,所需要使用的傳感器超過100個,因此傳感器的尺寸和重量變得非常重要。光纖光柵傳感器具有體積小,重量輕,靈敏度高等優點,將光纖光柵埋入飛行器或者發射塔結構中,組成準分布式智能傳感網絡,可以對飛行器及發射塔的內部機械性能及外部環境進行實時監測。 

    布拉格光纖光柵傳感器能夠為現代船舶的操作提供瞬時的和豐富的傳感信息,進而通過提供船舶操作人員所需要的早期危險報警和損傷評估來保證船舶的安全。現代船用傳感器中多達90%是壓力或溫度傳感器,通過選擇適當的封裝和襯底材料可以將光纖光柵應變傳感器轉變成溫度和壓力傳感器,利用波分和時分復用原理,一個探測系統的光纖光柵傳感器數量可以多達數萬個,從而適應不斷增加的艦載控制系統的復雜性,并有效的降低傳感系統的成本。

    電力工業中的設備大都處在強電磁場中,一般電學傳感器無法使用。很多情況下需要測量的地方處在高壓中,如高壓開關的在線監測,高壓變壓器繞組、發電機定子等地方的溫度和位移等參數的實時測量,這些地方的測量需要傳感器具有很好的絕緣性能、體積要小、而且是無源器件,光纖光柵傳感器是進行這些測量的最佳選擇。有一些電力設備經常位于難以到達的地方,如荒山野嶺、沙漠荒原中的傳輸電纜和中繼變電站,使用準分布式光纖光柵傳感系統的遙測能力可以極大地減少設備維護費用。因此光纖光柵傳感器在電力工業中的應用前景很好。 

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