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光纤光栅温度传感器是什么

2015-5-6 11:20:26点击:
光纤光栅温度传感器是利用光纤材料的光敏性在光纤纤芯形成的空间相位光栅来进行测温的。光纤光栅以波长为编码,具有传统传感器不可比拟的优势,近年来光纤光栅成为发展最为迅速,最具代表性的光纤无源器件之一,已广泛用于建筑、航天、石油化工、电力行业等。  
光纤光栅温度传感器主要有Bragg光纤光栅温度传感器和长周期光纤光栅传感器。Bragg光纤光栅是指单模掺锗光纤经紫外光照射成栅技术而形成的全新光纤型Bragg光栅,成栅后的光纤纤芯折射率呈现周期性分布条纹并产生Bragg光栅效应,其基本光学特性就是以共振波长为中心的窄带光学滤波器。                     

长周期光纤光栅是一种特殊的光纤光栅,其传光原理是将前向传输的基模耦合到前向传输的包层模中。由于其宽带滤波、极低的背景发射等特点引起人们的重视,是一种新型的宽带带阻滤波器。  

光纤温度监测系统主要由光纤光栅传感器、传输信号用的光纤和光纤光栅解调器组成。光纤光栅解调器用于对光纤光栅传感器的信号检测和数据处理,以获得测量结果,传输光纤用于传输光信号,光纤光栅传感器则主要用于反射随温度变化中心波长的窄带光。

光纤光栅传感器一般利用掺杂(如锗、磷等)光纤的光敏性,通过某种工艺方法使外界入射光子和纤芯内的掺杂粒子相互作用导致纤芯折射率沿纤轴方向周期或非周期性的永久性变化,在纤芯内形成空间相位光栅。光纤光栅解调器是分布式温度监测系统的核心部分,主要是检测光纤光栅响应波长的移动。一般光源部分设计用He—Ne激光器,近年来也有用LED发光管的.反射光波长范围在l525~1625 nm之间呈较量好的线性关系,温度每变化100,波长变化1 nm。对于较低温段(-100~+250)的检测,分辨率可达0.1。一根单模光纤上可以接20个以上的温度传感器(传感器的个数和测温范围有关),单根光纤的测量速度一般在几十毫秒以内,光纤的传输距离可达10 km以上。  

与一般的光线温度传感器相比,光纤光栅传感器尺寸小,检测量是波长信息,因此不受光源欺负,光纤弯曲损耗,连接损耗和探测器老化等因素的影响,对环境干扰不敏感,且波长编码,能方便使用波分复用技术。  


尽管光纤光栅温度传感器有很多优点,但在应用中还有许多待解决的问题,如宽光谱、高功率光源的获得、光检测器波长分辨率的提高、光纤光栅的封装、光纤光栅的可靠性、光纤光栅的寿命等。