光纤布拉格光栅受应变和温度变化的影响,因此在计算反射波长变化时必须考虑这两个因素,必须分别进行分析。
进行温度测量时,光纤布拉格光栅必须完全不受应变影响。
您可以使用专门为此目的包装的FBG温度传感器。
该传感器确保封装内光纤布拉格光栅的特性不会与任何外部弯曲,拉伸,挤压或扭转应变耦合。
在这种情况下,玻璃的热膨胀系数α在实践中通常可忽略不计;因此,由温度变化引起的反射波长的变化可主要由光纤的温度光学灵敏度系数αn决定。
光纤布拉格光栅应变传感器在某些程序中更复杂,因为温度和应变同时影响传感器的反射波长。
为了正确地进行测量,必须在测试期间补偿温度对光纤布拉格光栅的影响。
为了实现这种补偿,可以使用与FBG应变传感器良好热接触的FBG温度传感器。
在获得测试结果之后,简单地从由FBG应变传感器测量的波长变化中减去FBG温度传感器测量的波长变化,以消除来自等式(2)的加号右侧的第二表达式。
这补偿了应变测试中温度变化的影响。
安装光纤布拉格光栅应变传感器的过程类似于安装传统电应变传感器的过程,FBG应变传感器有多种不同类型和安装方法可供选择,包括环氧型,可焊接型,螺栓型和嵌入式。
由于光纤布拉格光栅可以注入不同的特定反射波长,因此它们可用于实现良好的波分复用(WDM)技术。
此功能允许在长而单独的光纤上以特定布拉格波长对多个不同传感器进行菊花链连接。
波分复用技术为每个FBG传感器分配特定的波长范围,以便在可用的光学广谱中使用。
由于光纤布拉格光栅的固有波长特性,即使光传输过程中光纤介质的弯曲和传输引起光强度的损失和衰减,传感器的测量结果仍然是准确的。
每个单独的光纤布拉格光栅传感器的工作波长范围和波长询问器可以询问的总波长范围决定了可以连接到单根光纤的传感器的数量。
通常,由于应变变化引起的波长变化比温度变化引起的波长变化更明显,因此FBG应变传感器通常被指定为大约5nm的工作波长范围,而FBG温度传感器被分配操作波长约为1纳米。
范围。
并且因为通常的波长读写器可以提供大约60到80纳米的测试范围,所以连接到光纤的传感器的数量可以从1到8。
典型的FBG传感器将具有几纳米的工作波长范围,因此光学询问器必须能够以几皮米或更小的分辨率实现相当小的测量C的量级。
有几种探测FBG光栅传感器的方法。
干涉仪是常用的实验室设备,可提供相当高分辨率的光谱分析。
然而,这些仪器通常非常昂贵,体积大且不够坚固,因此在一些涉及现场监测各种结构的应用中,例如风力涡轮机叶片,桥梁,水管和水坝,这些仪器不是。
适用。
更稳健的方法是引入电荷耦合器件(CCD)和固定分散单元,通常称为波长位置转换。
在该方法中,FBG传感器(或一系列FBG传感器)用广谱光源照射。
这些反射光束通过色散单元,该色散单元将不同波长的反射光束分配到电荷耦合器件(CCD)表面上的不同位置。
通过使用光波代替电流并使用标准光纤代替铜线作为传输介质,FBG光学传感解决了使用电传感的许多挑战和挑战。
光纤和FBG光学传感器都是具有无源电特性的绝缘体,不受电磁感应噪声的影响。
具有高光功率可调谐激光源的读写器可以以非常低的数据丢失率甚至零损耗执行长距离测量。
同时,与电传感器系统不同,光通道可以同时测试多个FBG传感器,大大减小了测试系统的尺寸,重量和复杂性。
在外部环境条件恶劣的一些应用中,一些常用的电传感器,例如箔应变仪,热电偶和振弦传感器,难以使用甚至失效。
光学传感器是理想的解决方案。
。
由于光学传感器和安装方法的使用类似于这些传统的电气传感器,因此从电气测试解决方案到光学测试解决方案的过渡相对简单。
如果您对光纤和FBG的工作原理有了更深入的了解,它将帮助您更好地采用光学测试技术并利用这项新技术的所有优势。