光纖光柵傳感器的工作原理是什么？

光纖光柵傳感器屬于光纖傳感器的一種，該光纖傳感器主要是基于光纖光柵的傳感過程是通過外界物理參量對(duì)光纖布拉格(Bragg)波長(zhǎng)的調(diào)制來獲取傳感信息，是一種波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器。下面我們就光纖光柵傳感器的原理及應(yīng)用等方面來向大家作介紹。由于光纖光柵與光纖之間天然的兼容性，很容易將多個(gè)光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構(gòu)成光纖光柵陣列，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式傳感，加上光纖光柵具有普通光纖的許多優(yōu)點(diǎn)外，且本身的傳感信號(hào)為波長(zhǎng)調(diào)制，測(cè)量信號(hào)不受光源起伏、光纖彎曲損耗不受光源功率波動(dòng)和系統(tǒng)損耗影響的特點(diǎn)，因此光纖光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用引起了世界各國(guó)有關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注和極大興趣。自從1989年Morey等人首先對(duì)光纖光柵的應(yīng)變和溫度傳感特性進(jìn)行了研究后，光纖光柵傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，現(xiàn)在人們已將其逐步應(yīng)用于多種物理量的測(cè)量，制成了各種傳感器。

光纖位移傳感器的工作原理

當(dāng)光纖探頭端都緊貼技測(cè)件時(shí)，發(fā)射光纖中的光不能反射到接收光纖中去，出而就不能產(chǎn)生光電流信號(hào);當(dāng)被測(cè)表面逐漸遠(yuǎn)窩光纖探頭時(shí)，發(fā)射光纖照亮被測(cè)表面的面積月越來越大，使相應(yīng)的發(fā)射光錐和接收光維重臺(tái)面積B1越來越大，于是接收光纖端面上按照亮的B2區(qū)也越來越大，從而有一個(gè)與探頭位移成線性增長(zhǎng)的輸出信號(hào);當(dāng)整個(gè)接收光纖端面被全部照亮?xí)r，輸出信號(hào)就達(dá)到了位移—輸出信號(hào)曲線上的“光峰點(diǎn)”光峰點(diǎn)以前的這段曲線叫前坡區(qū);當(dāng)被測(cè)表面繼續(xù)遠(yuǎn)離探頭時(shí)，由于被反射光照亮的B2面積大于C，即有部分反射光沒有反射進(jìn)接收光纖，而且出于接收光纖更加遠(yuǎn)離被測(cè)表面，使接收到的光強(qiáng)減小，因而光敏檢測(cè)器的輸出信號(hào)逐漸減弱，于是進(jìn)入曲線的后坡區(qū)。在后坡區(qū)，信號(hào)強(qiáng)弱與探頭和被測(cè)表面之間的距離平方成反比。在位移—輸出曲線的前坡區(qū)中，輸出信號(hào)的強(qiáng)度增加得非?？欤赃@一區(qū)域可以劇來進(jìn)行微米級(jí)的位移測(cè)量;后坡區(qū)域可用于距離較遠(yuǎn)而靈敏度、線性度和精度要求不高的測(cè)量;而在所謂的光峰區(qū)域，輸出信號(hào)對(duì)于光強(qiáng)度變化的靈敏度要比對(duì)于位移交化的靈敏度大得多，所以這個(gè)區(qū)域可用于對(duì)表面狀態(tài)進(jìn)行光學(xué)測(cè)量。

光纖光柵壓力傳感器及其原理

對(duì)拉力或壓力的監(jiān)測(cè)也是監(jiān)測(cè)的一部分重要內(nèi)容，如橋梁結(jié)構(gòu)的拉索的整體索力、高緯度海洋平臺(tái)的冰壓力，以及道路的土壤壓力，水壓力等。哈工大歐進(jìn)萍等人相繼開發(fā)出了光纖光柵拉索壓力環(huán)和光纖光柵冰壓力傳感器，英國(guó)海軍研究中心開發(fā)了光纖光柵土壤壓力傳感器，用以監(jiān)測(cè)公路內(nèi)部的荷載情況。并且各國(guó)相繼開始光纖光柵油氣井壓力傳感器的研究工作。

光纖光柵溫度傳感器及其原理

溫度是國(guó)際單位制給出的基本物理量之一，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中需要經(jīng)常測(cè)量和控制的主要參數(shù)，同時(shí)也是與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的一個(gè)重要物理量。目前，比較常用的電類溫度傳感器主要是 熱電偶 溫度傳感器和熱敏 電阻 溫度傳感器。光纖溫度傳感與傳統(tǒng)的傳感器相比有很多優(yōu)點(diǎn)，如靈敏度高，體積小，耐腐蝕，抗電磁輻射，光路可彎曲，便于遙測(cè)等?；诠饫w光柵技術(shù)的溫度傳感器，采用波長(zhǎng)編碼技術(shù)，消除了光源功率波動(dòng)及系統(tǒng)損耗的影響，適用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè);而且多個(gè)光纖光柵組成的溫度傳感系統(tǒng)，采用一根光纜，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式測(cè)量。溫度也是直接影響光纖光柵波長(zhǎng)變化的因素，人們常常直接將裸光纖光柵作為溫度傳感器直接應(yīng)用。