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1、光纤光栅传感技术简介一、光纤光栅光纤光栅是在 1978 年由加拿大通信研究中心的 K.Hill 等人发明的。他是 利用曝光(或光刻)技术在光纤上形成的折射率(或物理损伤)的周期性分布结 构，称为光纤光栅。光纤光栅能够把光纤中传输的某一特定波长光的反射，由于 其反射波长满足Bragg衍射方程，所以把这种光栅称为光纤Bragg光栅(fiber Bragg grating),英文缩写 FBG。二、光纤光栅传感原理光纤光栅周期在几百纳米数量级，当某一宽带光源的光入射到光纤光栅中 时，折射率分布的周期性结构导致某一特定波长光的反射，反射光的波长由 Bragg 公式确定九二 2n A( 1)，eff式中，
2、九、n和A分别为光纤光栅的反射波长、有效折射率和周期。eff当环境温度和光纤光栅受到应变作用时，光纤光栅的反射波长发生改变，改 变量由下式给出A (1 -p) + (a +)AT(2)，入e式中，p = n2 p -叽p + p )/2为有效弹光系数,pll和p 12为弹光系数，re eff 121112为纤芯材料的泊松比，a为弹性体的热膨胀系数，g为光纤的热光系数，AT为 温度改变量，为光纤的轴向应变。如果光纤光栅不受应变作用时，( 2)式变为=(a+g) AT(3),九此时，光纤光栅可用作温度传感器。如果温度和应变同时作用，由( 2)式可得=F鈴-Q+g)-T。1 - p 九e公式（4）表
3、明：如果已知光纤光栅谐振波长的漂移量及其温度的改变量，就可 以计算出光纤光栅的应变，此时，光纤光栅可用作应变传感器。三、光纤光栅传感的优势与特点1. 光纤光栅器件集成在光纤内部，体积小、重量轻、无源无电、不怕灰尘， 具有电磁信号干扰的能力，不怕雷电，可在易燃易爆和强电磁干扰等恶 劣环境使用；2. 光纤光栅传感器采用光波长编码，采用“波分复用”、“时分复用”和“空 分复用”技术，容易组网，形成大规模光纤光栅传感网络，特别适合于 大型结构工程、航空、航天等领域应用；3. 光纤光栅传感器信号可进行远距离传输，距离可达几十公里，适合用于 大型结构工程远距离实时在线监测，尤其适合在无人区、无电区以及恶 劣的环境进行长期监测；4. 光纤与碳纤维材料兼容，可嵌入到复合材料内部，对复合材料损伤进行识别。2014-7-25
光纤光栅传感技术简介
