物理或化学特性的暂时或永久性变化的一种特性。在外部光源照射时,光纤的折射率随光强的空间分布发生相应的变化,变化的大小与光强成线性关系并可以被保留下来,成为光纤光栅。四、光纤光栅分类1.按周期可分为:?布拉格光栅(反射光栅或短周期光栅)?长周期光栅(透明光栅)2.按折射率调制强度来划分:弱折射率调制光纤光栅强折射率调制光纤光栅3.按光栅平面是否有倾角划分:Blazed光栅非Blazed光栅布拉格光纤光栅传感器这里主要介绍布拉格光纤光栅的传感原理、分类及简单的应用。FBG:FiberBraggGrating的缩写,即布拉格光纤光栅。当光以α1入射时,将以α2衍射,且满足布拉格衍射方程nsinα1-nsinα2=mλ/T式中,T是光栅周期,n为介质折射率,m为布拉格衍射级数。光纤中,光传播有效折射率简化为neff=nsinα。当m为1时有:neff1-neff2=λ/T从而得到λ=(neff1-neff2)T当α2=-α1时,λ=2neff1T=2T当满足上式的光栅就称为布拉格光栅。光纤光栅传感原理温度、应变和应力的变化会引起光纤光栅的栅距和折射率的变化,从而使光纤光栅的反射和透射谱发生变化。通过检测光纤光栅反射谱或透射谱的变化,就可以获得相应的温度、应变和压力信息,这就是用光纤光栅测量温度、应变和压力的基本原理。光纤光栅传感原理图●温度灵敏度温度影响Bragg波长是由热膨胀效应和热光效应引起的。假设均匀压力场和轴向应力场保持恒定,由热膨胀效应引起的光栅周期变化为式中α为光纤的热膨胀系数。●应变(力)灵敏度应变(力)影响Bragg波长是由于光栅周期的伸缩和弹光效应引起的。 FBG的波长漂移△λBS和它所受的纵向应变△ε的关系为:△λBS=λB(1-ρα)△ε式中ρα是光纤的弹光系数,ρα=n*n/2[ρ11–ν(ρ11–ρ12)]ρ11和ρ12是光纤的光学应力张量,ν是泊松系数。
全文预览
