光纤传感实验报告.doc

光纤传感实验报告1、,而外界温度的变化会影响光纤光栅的折射率调制周期和纤芯折射率,从而引起光纤光栅的反射或透射峰波长的变化,这是光纤光栅温度传感器的基本工作原理。光纤Bragg光栅传感是通过对在光纤内部写入的光栅反射或透射Bragg波长光谱的检测,实现被测结构的应变和温度的绝对测量。由耦合模理论可知,光纤光栅的Bragg中心波长为式中Λ为光栅的周期;neff为纤芯的有效折射率。外界温度对Bragg波长的影响是由热膨胀效应和热光效应引起的。由公式(1)可知,Bragg波长是随和而改变的。当光栅所处的外界环境发生变化时,可能导致光纤光栅本身的温度发生变化。由于光纤材料的热光效应,光栅的折射率会发生变化;由于热胀冷缩效应,光栅的周期也会发生变化,从而引起和的变化,最终导致Bragg光栅波长的漂移。只考虑温度对Bragg波长的影响,在忽略波导效应的条件下,光纤光栅的温度灵敏度为式中F为折射率温度系数;α为光纤的线性热膨胀系数;p11和p12为光弹常数。由式(2)可知光纤光栅受到应变作用或当周围温度改变时,会使neff和发生变化,从而引起Bragg波长的移动。通过测量Bragg波长的移动量,即可实现对外部温度或应变量的测量。,在设计光纤光栅温度传感器的封装方法时,要考虑以下因素:(1)封装后的传感器要具备良好的重复性和线性度;(2)必须给光纤光栅提供足够的保护,确保封装结构要有足够的强度;(3)封装结构必须具备良好的稳定性,以满足长期使用的要求。为了能够有效起到增敏作用一般采用合金、钢、铜、铝等热膨胀系数大的材料对光纤光栅进行封装。,中间光栅工作区悬在槽内,测量时将蝶形片固定在待测物体上。,另一类是套管封装。,还有其他一些特殊封装方式。2、(1)掌握光纤光栅温度传感器的基础理论知识(2)验证光纤光栅温度传感器相关理论(3)对比光纤光栅温度传感器在不同封装情况下传感效果(4)学会各类仪器的造作和使用(5)、波长解调仪、两只支光纤光栅传感器(一支经过增敏镀膜处理)、(1)将各类器件按结构图连接好,将Bragg光栅温度传感器放入温控箱内,检查温控箱气密性。(2)打开数据采集软件、解调仪,检查传感器联通情况。(3)打开温控箱电源进行升温实验,温度从30°到80°每次10°递增。(4)温控箱温度恒定时记录数据采集软件相关数据。(记录时间间隔1—1000ms)(5)达到80摄氏度后,进行降温实验,温度从80°到30°每次10°递减。(6)温控箱温度恒定时记录数据采集软件相关数据。(7):℃波长:nm(一)升温 30℃40℃50℃60℃70℃80℃