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        光柵傳感器的種類與特點
        作者: 編輯: 來源: 發布日期: 2020.01.01
        信息摘要:
        光纖光柵的種類很多,主要分兩大類:一是Bragg光柵(也稱為反射或短周期光柵),二是透射光柵(也稱為長周期光柵)。光纖光柵從結構上可分為周期…
          光纖光柵的種類很多,主要分兩大類:一是Bragg光柵(也稱為反射或短周期光柵),二是透射光柵(也稱為長周期光柵)。光纖光柵從結構上可分為周期性結構和非周期性結構,從功能上還可分為濾波型光柵和色散補償型光柵:其中,色散補償型光柵是非周期光柵,又稱為啁啾光柵(chirp光柵)。目前光纖光柵的應用主要集中在光纖通信領域和光纖傳感器領域。
          在光纖傳感器領域,光纖光柵傳感器的應用前景十分廣闊。由于光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、尺寸?。藴事愎饫w為125um)、重量輕、耐溫性好(工作溫度上限可達400℃~600℃)、復用能力強、傳輸距離遠(傳感器到解調端可達幾公里)、耐腐蝕、高靈敏度、無源器件、易形變等優點,早在1988年就成功地應用在航空、航天領域中作為有效的無損檢測當中。
          同時光纖光柵傳感器還可應用于化學醫藥、材料工業、水利電力、船舶、煤礦等各個領域,以及在土木工程領域中(如建筑物、橋梁、水壩、管線、隧道、容器、高速公路、機場跑道等)的混凝土組件和結構中測定結構的完整性和內部應變狀態,從而建立靈巧結構,并進一步實現智能建筑。
          光柵傳感器的種類:
          光柵主要分兩大類:一是Bragg光柵(也稱為反射或短周期光柵);二是透射光柵(也稱為長周期光柵)。
          光纖光柵從結構上可分為周期性結構和非周期性結構,從功能上還可分為濾波型光柵和色散補償型光柵,色散補償型光柵是非周期光柵,又稱為啁啾光柵(Chirp光柵)。
          光纖Bragg光柵傳感器:
          光纖光柵是利用光纖中的光敏性制成的。所謂光纖中的光敏性是指激光通過摻雜光纖時,在纖芯內產生沿纖芯軸向的折射率周期性變化,從而形成永久性空間的相位,光纖光柵的折射率將隨光強的空間分布發生相應變化。而在纖芯內形成的空間相位光柵,其作用的實質就是在纖芯內形成一個窄帶的(透射或反射)濾波器或反射鏡。
          當一束寬光譜光經過光纖光柵時,滿足光纖光柵布拉格條件的波長將產生反射,其余的波長將透過光纖光柵繼續往前傳輸,利用這一特性可制造出許多性能獨特的光纖器件。
          啁啾光纖光柵:
          與光纖Bragg光柵傳感器的工作原理基本相同,在外界物理量的作用下啁啾光纖光柵除了△λB的變化外,還 會引起光譜的展寬。
          這種傳感器在應變和溫度均存在的場合是非常有用的,啁啾光纖光柵由于應變的影響導致了反射信號的拓寬和峰值波長的位移,而溫度的變化則由于折射率的溫度依賴性(dn/dT),僅影響重心的位置。通過同時測量光譜位移和展寬,就可以同時測量應變和溫度。
          長周期光纖光柵傳感器:
          長周期光纖光柵(LPG)的周期一般認為有數百微米, LPG在特定的波長上把纖芯的光耦合進包層:λi= (n0-niclad)?Λ .式中,n0為纖芯的折射率,niclad為i階軸對稱包層模的有效折射率。光在包層中將由于包層/空氣界面的損耗而迅速衰減,留下一串損耗帶。
          一個獨立的LPG可能在一個很寬的波長范圍內有許多的共振,LPG共振的中心波長主要取決于芯和包層的折射率差,由應變、溫度或外部折射率變化而產生的任何變化都能在共振中產生大的波長位移,通過檢測△λi,就可獲得外界物理量變化的信息。 LPG在給定波長上的共振帶的響應通常有不同的幅度,因而LPG適用于多參數傳感器。
          光柵傳感器的特點:
          1、精度高。光柵式傳感器在大量程測量長度或直線位移方面僅僅低于激光干涉傳感器。在圓分度和角位移連續測量方面,光柵式傳感器屬于精度最高的。
          2、大量程測量兼有高分辨力。感應同步器和磁柵式傳感器也具有大量程測量的特點,但分辨力和精度都不如光柵式傳感器。
          3、可實現動態測量,易于實現測量及數據處理的自動化。
          4、具有較強的抗干擾能力,對環境條件的要求不像激光干涉傳感器那樣嚴格,但不如感應同步器和磁柵式傳感器的適應性強,油污和灰塵會影響它的可靠性。主要適用于在實驗室和環境較好的車間使用。

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