法布利-比罗特(简称FP)、布拉格光栅(简称FBG)和荧光式光纤传感器都是当前流行,技术上也比较先 进的传感器。
精度
应该说它们都具有很高的精度,都可以满足绝大多数需求。但如果进行深入的探讨,从理论上,光纤光栅 传感器所能达到的精度要法布利-比罗特(简称FP)、布拉格光栅(简称FBG)和荧光式光纤传感器都是当前流行,技术上也比较先 进的传感器。
精度
应该说它们都具有很高的精度,都可以满足绝大多数需求。但如果进行深入的探讨,从理论上,光纤光栅 传感器所能达到的精度要为高。从加工的角度来说FP的传感精度主要决定于腔长的加工精度,而FBG的 精度主要决定于光栅周期间距与有效折射率的控制。当加工精度都得到保证的时候,FBG将凭借其本身测 量机理中优异线性度取胜。从传感原理可以看出,FP的腔长变化转化为从是通过相位变化和干涉实现的, 这是一个非线性过程,而FBG直接通过公式XB= 2neffA实现有效折射率和光栅周期关于从的转化,完全 线性,理论上说将能提供更好的精度。除此以外,光纤光栅反射光在频域内较之FP干涉极大波包更为尖锐, 因此对其中心谱线的测量也应当更为精确。荧光式测温精度主要取决于荧光物质受激发出荧光的特性和对 荧光光强度变化的检测,目前的技术工艺水平,使其测量精度与前两种技术相当,其成本会随精度和测量 范围而变化。但在实际产品中,测量精度受到具体厂家对产品本身的材料、工艺加工水平、信号解调器分 辨率等客观因素的影响,还需要针对具体的产品进行具体对比。
集成度与组网
在这方面,FBG无疑有着很明显的优势。光纤光栅其本身的特点使得每个探点仅利用相当少的光源分量, 绝大部分光都透过并继续传播。根据上文介绍,一根光纤上可以最多同时使用30个光栅,传输距离超过 45km。这一特点无疑为组网带来巨大便利。同时波分复用等技术的使用,也提高了这一技术的可行性。总 得来说FBG非常适合做大范围多节点的分布式测量。至于FP和荧光式,则对于小规模的网络将更容易实 现。
复杂度
FP和荧光式系统的复杂度应当远低于FBG,其中荧光式最简单。正如原理部分所阐述,前两种传感器技 术最终都归结到对从的测量,明显的,因为FBG的信号弱,并且多伴有解复用要求,其系统要远复杂于 FP。而荧光式属于光强检测,相对更加简单。
响应频率
响应频率更多的取决于网络的设计与滤波解调设备的响应速度。FBG需要一个高性能的解调解复用接收 端,接收端的处理能力往往会影响到其响应频率。FP和荧光式因其相对简单,响应频率一般可以得到保 证。
光源
根据上文的讨论,FBG对光源的要求相当高,需要大功率宽带光源或可调谐光源。而FP和荧光式的要求 则要低得多,这得益于FP有较强的反射信号,及荧光式的光源仅需起到激发荧光的作用即可。
灵活性与适用范围
三者的探头都是相当小巧与灵活的,但是FBG显然要受制于其复杂的波长移位检测技术。在温度较高的环
境中(300 °C)左右,光栅将有可能被擦去。所以FBG不适用于较大的温度范围。
成本
根据以上讨论,就单测点(或少数测点,如少于50个测点)时,FP和荧光式系统因为复杂性低,波长移 位检测技术简单,光源要求低等条件,无疑要占据优势。而荧光式最具成本优势。然而,对于大型超过50 节点的系统,FP和荧光式因为其组网的困难,会带来的成本
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