橫向受力光纖布拉格光柵的傳感特性研究.pdf

1、光纖光柵在光通信和傳感領(lǐng)域越來越受到人們的重視，特別是近二十年以來，社會投入很大的財力和人力，以致光纖光柵的研究在近期取得了很大的發(fā)展，也已經(jīng)成功的應(yīng)用于實際。光纖光柵在現(xiàn)代光通信中已經(jīng)取得了無法替代的作用，這也更加推動了光纖光柵的研究和開發(fā)，各類光纖光柵相繼出新，花樣繁多，功能也不同，適合于不同的場合。 光纖光柵傳感器以其獨特的優(yōu)點越來越受到青睞。光纖光柵傳感器具有不受電磁干擾、靈敏度高、體積小重量輕、易于復(fù)用、耐腐蝕等優(yōu)點，

2、特別是它以波長承載傳感信息，免受光源等因素的影響這一特點更是傳統(tǒng)傳感器望塵莫及的。光纖光柵傳感器這些優(yōu)點使它在傳感領(lǐng)域占有了一席之地，現(xiàn)在已成功的應(yīng)用于橋梁建設(shè)、油井監(jiān)測、航天器等諸多領(lǐng)域。 本文主要以布拉格光纖光柵(FBG)為研究對象，對其基本性質(zhì)和傳感特性進行了理論研究和仿真。主要內(nèi)容包括： 對光纖光柵傳感器的發(fā)展及應(yīng)用做了綜述，列出了一些有代表性的解決應(yīng)變-溫度交叉敏感效應(yīng)的方案。利用耦合模理論和傳輸矩陣理論分析了

3、布拉格光纖光柵(FBG)的光譜特性并進行了仿真。 對布拉格光纖光柵(FBG)傳感器的基本傳感原理作了理論分析，重點分析了布拉格光纖光柵(FBG)側(cè)面受力的情況。 對布拉格光纖光柵(FBG)側(cè)面受力的情況及光柵F-P(Fabry-Perot)腔作了理論分析和仿真，重點對布拉格光纖光柵(FBG) 中間部分橫向局部受力的情況進行了詳細的分析、仿真和討論。討論發(fā)現(xiàn)，橫向局部受力光纖光柵反射譜出現(xiàn)的透射缺口是未受力段子光柵引起的光

4、柵F-P腔效應(yīng)產(chǎn)生的，這將對以后的研究和光譜的檢測有指導(dǎo)性作用。最后在前人的基礎(chǔ)上，提出了自己設(shè)計的傳感器模型，通過仿真發(fā)現(xiàn)，此模型可同時對溫度和壓力進行測量。 該模型封閉在剛性細管中，只有中間小部分受到外界壓力的影響，其它部分只受到外界溫度的影響，不受其他外界因素的影響。當溫度不變而壓力變化時，布拉格光纖光柵(FBG)反射光譜中出現(xiàn)一個窄帶透射缺口，并隨壓力的變化而周期性變化，通過變化的大小可以求出壓力變化的大小，由于這種周期