雙套管式光纖Bragg光柵溫度傳感器

提出了一種基于光纖bragg光柵的溫度傳感器,闡述了光纖bragg光柵的溫度傳感機(jī)理,用2個(gè)相同的光纖bragg光柵構(gòu)成折疊式mach-zehnder(m-z)干涉儀,其中一個(gè)光柵作為參考臂,另一個(gè)作為傳感臂:采用外差探測技術(shù)來測量外界的溫度物理量。當(dāng)溫度發(fā)生變化,bragg光柵的波長也隨之改變。外差探測用來探測傳感臂和參考臂由于溫度變化引起的輸出信號的頻率差異。對其動態(tài)測量范圍和靈敏度也進(jìn)行了分析。

光纖溫度傳感器匯總.-光纖溫度傳感器

光纖溫度傳感器匯總.-光纖溫度傳感器 (2)

(完整版)光纖光柵溫度傳感器

光纖光柵溫度傳感器

對光纖bragg光柵(fbg)溫度傳感在77k-150k和300k-500k之間進(jìn)行了測試,得出溫度與波長的相關(guān)關(guān)系,并討論了常溫與低溫情況下的溫度與波長關(guān)系不一致的原因.77k-150k情況下,溫度與波長的非線性關(guān)系主要是由電偶極子所致有效折射率變化造成的;而300k-500k情況下,溫度與波長近乎線性的關(guān)系主要是由此溫度范圍內(nèi)有效折射率恒定和石英光纖光柵的線膨脹系數(shù)所至。得到的理論公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合。

采用靶式結(jié)構(gòu)作為光纖bragg光柵流量傳感器的換能元件,其中兩片光柵分別粘貼于等強(qiáng)度懸臂梁的上下兩表面。采用雙光柵粘貼方式對傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償,有效的解決了應(yīng)變與溫度交叉敏感的問題,提高了測量靈敏度。實(shí)驗(yàn)表明該靶式光纖bragg光柵流量傳感器的載荷響應(yīng)靈敏度為33.6pm/kg,測量精度為0.5%。

提出了一種新型分布式光纖光柵溫度監(jiān)測系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)電纜溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測?；跓醾鲗?dǎo)方程和邊界條件的基礎(chǔ)上,采用有限元法對電纜溫度場進(jìn)行了分析,為監(jiān)測電纜溫度提供了理論依據(jù)。光纖光柵本身不帶電,抗輻射和電磁干擾能力強(qiáng),耐高壓和腐蝕,非常適合用做高壓電力環(huán)境中的溫度傳感器。通過光纖光柵的溫度特性實(shí)驗(yàn),在20~100℃的溫度范圍內(nèi),光纖光柵的中心波長隨溫度變化呈良好的線性,線性度達(dá)到99.8%。通過對標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶溫度傳感器與光纖光柵溫度傳感器的對比實(shí)驗(yàn),表明該系統(tǒng)測量時(shí)間-溫度變化曲線跟隨性好,溫度差均小于1℃,符合電力電纜溫度狀態(tài)在線監(jiān)測的使用要求。

介紹了一種實(shí)用化的新型光纖輻射溫度傳感器,分別采用單波段亮度法和雙波段比色法,實(shí)現(xiàn)了700℃～1000℃和1000℃～1600℃兩個(gè)范圍的溫度測量。它彌補(bǔ)了使用計(jì)算機(jī)根據(jù)遺傳算法進(jìn)行測量時(shí)存儲器中探測器件的特征值、工作時(shí)間、工作條件以及被測對象的表面狀態(tài)等因素帶來的測量誤差。這種傳感器可以直接顯示溫度測量結(jié)果和由鍵盤或上位機(jī)鍵入的溫度值。它有一個(gè)控制功能模塊,可以直接輸出模擬信號或開/關(guān)控制信號,形成閉合的控制回路,輸出是4～20ma的直流信號疊加hart協(xié)議的數(shù)字信號,可實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的正常通信。同時(shí),該傳感器還具備完善的自我診斷功能。

介紹了光纖光柵溫度傳感器的金屬管封裝技術(shù),通過實(shí)驗(yàn)研究其溫度傳感特性。采用熱膨脹系數(shù)不同的內(nèi)徑r=1mm,壁厚d=0.5mm,長度l=100mm管式結(jié)構(gòu)的金屬材料對光纖光柵進(jìn)行貼壁封裝實(shí)驗(yàn)時(shí),得到黃銅管封裝的傳感靈敏度為14.9pm/℃,紫銅管封裝的為14.6pm/℃,不銹鋼管封裝的為12.0pm/℃,它們分別是裸光柵的1.66倍、1.62倍和1.33倍,意味著熱膨脹系數(shù)大的封裝材料傳感靈敏度更高。實(shí)驗(yàn)表明,軸向封裝的光柵,傳感靈敏度還與其同管內(nèi)壁的間距有關(guān),間距越小靈敏度越高。

針對醫(yī)療行業(yè)對人體測溫的需要,研制了一種以裸光纖bragg光柵為傳感元件的光纖光柵溫度傳感器,并對其溫度特性進(jìn)行了研究.采用恒溫水浴對工作波長為1557nm和1547nm附近的2只光纖光柵傳感器進(jìn)行溫度定標(biāo).結(jié)果表明,在34～48℃范圍內(nèi),光纖光柵的中心波長隨溫度的變化呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為0.9983和0.9974,光纖光柵溫度傳感器的測溫標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.239℃和0.245℃,可應(yīng)用于醫(yī)療中人體溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測.

基于光纖bragg光柵的波長變化受光纖纖芯的有效折射率和光柵周期的影響,通過測量光纖bragg光柵的反射波長的變化,可以探知環(huán)境物理量的變化。在假設(shè)壓力場和軸向應(yīng)力場保持恒定的基礎(chǔ)上得到的溫度傳感模型,結(jié)合三峽大壩壩前水溫監(jiān)測的要求,建議采用溫度與波長的二次式關(guān)系。其標(biāo)定結(jié)果能夠滿足要求,并且監(jiān)測的結(jié)果較好。

直接監(jiān)測電力設(shè)備內(nèi)部元件所受應(yīng)力可以直觀反映電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),傳統(tǒng)的監(jiān)測手段不能直接深入電力設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢測.研制了一種帶溫度補(bǔ)償?shù)墓饫wbragg光柵應(yīng)變傳感器,可以對電力設(shè)備內(nèi)部元件所受應(yīng)力和溫度進(jìn)行檢測.研制的應(yīng)變傳感器選取了35kv干式空心電抗器作為實(shí)驗(yàn)對象,監(jiān)測了一次干式電抗器固化過程中包封所受應(yīng)力和溫度的變化趨勢.將為變電站內(nèi)高壓電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控提供理論和實(shí)踐依據(jù).

介紹了光纖布拉格光柵傳感器測溫的基本原理以及一些布拉格光纖的封裝方法,在此基礎(chǔ)之上探討了一種新型的布拉格光纖光柵的封裝方法即用鋼條對布拉格光纖光柵進(jìn)行封裝,并通過實(shí)驗(yàn)對祼光柵和封裝后光柵的溫度特性進(jìn)行了研究.實(shí)驗(yàn)采用了恒溫水浴裝置,在25℃至70℃溫度范圍使用了中心波長為1530.5nm的光纖布拉格光柵進(jìn)行測量.先進(jìn)行了祼光柵的測量,在光柵封裝之后又進(jìn)行了測量.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,光纖光柵在封裝之后溫度靈敏度為裸光柵的2.5倍.其線性擬合度達(dá)到0.996.

當(dāng)環(huán)境相對濕度發(fā)生變化時(shí),濕敏材料的某些物理特性也會隨之發(fā)生變化,將濕敏材料涂覆在光纖光柵上,光柵的波長變化能直觀反映濕度的變化?；诖?文章設(shè)計(jì)了一種光纖bragg光柵的濕度傳感器,首先分析了該傳感器的傳感原理,接著制作了濕敏材料的傳感器,最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試,結(jié)果表明:文章所制作的光纖bragg光柵濕度傳感器的穩(wěn)定性較好。

當(dāng)環(huán)境相對濕度發(fā)生變化時(shí),濕敏材料的某些物理特性也會隨之發(fā)生變化,將濕敏材料涂覆在光纖光柵上,光柵的波長變化能直觀反映濕度的變化?；诖?文章設(shè)計(jì)了一種光纖bragg光柵的濕度傳感器,首先分析了該傳感器的傳感原理,接著制作了濕敏材料的傳感器,最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試,結(jié)果表明：文章所制作的光纖bragg光柵濕度傳感器的穩(wěn)定性較好。

提出了一種光纖光柵的銅片封裝工藝,并通過實(shí)驗(yàn)和理論分析研究了光纖光柵的應(yīng)變和溫度傳感特性.與裸光纖光柵的測試結(jié)果相比,銅片封裝工藝基本不改變光纖光柵應(yīng)變傳感的靈敏度,但是溫度靈敏度系數(shù)提高了2.78倍.經(jīng)過銅片封裝后的光纖光柵可以探測到的應(yīng)變和溫度分別為1με和0.03℃,便于工程應(yīng)用.

為避免外加應(yīng)力應(yīng)變對溫度傳感器光柵的影響,提出了一種利用雙鋼管套裝來隔離外加應(yīng)力應(yīng)變的方法。傳感器兩端留有尾纖,可實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器波分復(fù)用。為了防止因溫度和外加應(yīng)力應(yīng)變所導(dǎo)致的套管形變而產(chǎn)生光纖拉伸,封裝在兩個(gè)鋼管中的預(yù)留光纖長度應(yīng)大于0.69mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溫度在0℃~80℃之間變化時(shí),靈敏度達(dá)到10pm/℃,線性度較好,可實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度的高精度連續(xù)監(jiān)測。

1封裝結(jié)構(gòu)的性能要求用于隧道火災(zāi)檢測的光纖光柵溫度傳感器首先要能對火災(zāi)快速響應(yīng),但普通封裝結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致光纖光柵溫度傳感器的靈敏度較低,影響傳感器快速響應(yīng)隧道中溫度變化,因此必須重新設(shè)計(jì)適合隧道火災(zāi)檢測用光纖光柵溫度傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。隧道環(huán)境比較惡劣,光纖光柵溫度傳感器會受到各種拉力、剪切力等作用,這對于纖細(xì)(外徑約為125μm)和脆性(主要成分是sio2)的光纖光柵是難以承受的,因

光纖Bragg光柵傳感原理及增敏技術(shù)

提出并研究了一種新穎的鐘擺式光纖光柵(fbg)二維傾斜角傳感器,其擺桿頂端采用圓錐結(jié)構(gòu),兩個(gè)fbg沿著母線方向并間隔四分之一圓周粘貼在圓錐表面,擺桿下端固定一定質(zhì)量的重物。在傾斜角發(fā)生變化時(shí),圓錐表面產(chǎn)生的沿著母線方向梯度分布的應(yīng)變場使fbg產(chǎn)生啁啾效應(yīng)。利用功率譜平坦的寬帶光源,通過監(jiān)測兩個(gè)fbg的反射光強(qiáng)變化,可實(shí)現(xiàn)二維傾斜傳感。此外,由于光纖光柵的反射光強(qiáng)不隨溫度變化,所以該傳感器的測量對溫度不敏感。實(shí)驗(yàn)在±4°范圍內(nèi)測得該傳感器的靈敏度為1.96μw/(°),精度為±0.125°。

模塊三溫度傳感器電阻式溫度傳感器