光纤光栅点式水压传感器的研制

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1、研制与开发2012年第18卷第1期www.moderninstrs.org.cn光纤光栅点式水压传感器的研制Designoffibergratingandpointsupportedwaterpressuresensor摘 要 光纤光栅点式水压传感器是应用光纤受外力变形时，射入光纤的紫外激光的波长会发生改变并被光栅反射回来原理，利用光栅变形传感器相对某一点水压力的瞬时压力值测试，扩展光纤光栅传感器的种类和应用。布喇格（Bragg）光纤光栅作为传感元件具有灵敏度高、性能稳定、抗干扰能力强（完全不受强电磁信号的干扰）、李国华体积小、寿命长、结构简单可靠等优

2、点，具有极其广泛的应用前景。LiGuohua关键词 布喇格（Bragg）光纤光栅点式水压力传感器机械封装结构调试与标定（天津中德职业技术学院机械工程AbstractThefibergratingandpointsupportedwaterpressuresensorhasusedgrating系 天津 300191）deformationsensingthatrelativetotheinstantaneouspressurevalueofcertainpointofwater(TianjinSino-GermanVocationalpressure,

3、whichhasexpandedthetypeandapplicationoffibergratingsensor.ThefiberopticalTechnicalCollegeMechanicalEngi-Bragggratinghasmanyadvantagessuchashighsensitivity,steadyperformance,stronganti-neeringDepartment,Tianjin300191)interferenceability(completelywithouttheinterferenceofstrongele

4、ctromagneticsignal),smallvolume,longlifeandsimpleandreliablestructure,whichhaswidelyapplicationprospect.KeywordsFiberBragggratingPointsupportedwaterpressuresensorMechanicalcapsulationstructureDebuggingandcalibration.材料的光折变效应，用紫外激光向光纤纤芯内由侧面射入，引 言形成折射率周期变化的光栅结构，这种光栅称之为布喇格布喇格（Bragg

5、）光纤光栅是近年来问世的一种特殊（Bragg）光纤光栅。这种折射率周期变化的光纤光栅满足形式的光纤芯内波导型光栅，它具有极为丰富的频谱特性，下面相位匹配条件时，入射光将被反射：λb=2neffΛ，式在光纤传感、光纤通信等高新技术领域已经展示出极为重中λb为光栅中心波长，Λ为光栅周期，neff为光纤材料的要的应用。特别是在用于光纤传感时，由于其传感机构（光有效折射率。栅）在光纤内部，且它属于波长编码类型，不同于普通光其峰值反射率Rm为：纤传感的强度型，因而具有其它技术无法与之相比的一系π∆nL2列优异特性，如防爆、抗强电磁干扰、抗辐射、抗腐蚀、Rm=

6、tanh2neffΛ耐高温、寿命长、可防光的强变化对测量结果的影响、它很多的物理量，如：温度、压力、形变、位移、电流、具有体积小、重量轻、结构简单、特别是能够在恶劣环境电压、振动、速度、加速度、流量等等，都可以引起光纤下使用等优点。光纤光栅传感器集信息传感与信息传输于光栅透射光及反射光波长的改变，光纤光栅的变形会导致一体，它极易促成光纤系统的全光纤化、微型化、集成化光纤光栅的密度变化，密度的变化会导致反射光的波长变以及网络化等等，因此光纤光栅传感技术一经提出，便很化，光纤光栅的密度变化越大，反射光波长的变化也就越快受到青睐，并作为一门新兴传

7、感技术迅猛崛起。大。用反射光的波长与入射波的波长相比较就可以直接知道光纤光栅密度的变化量，由光纤光栅反射光的波长变化1 布喇格（Bragg）光纤光栅原理直接反映出导致光纤光栅变形物理量的变化，而且这种变布喇格光纤光栅的基本结构（见图1）。它是利用光纤量关系呈线性关系。所以应用光纤光栅可以制造出不同用作者简介：李国华，高级实验师，研究方向为机械设计与制造38《现代仪器》2012年第18卷第1期研制与开发力，光纤光栅处于松弛状态，因而不会损坏光纤光栅。整个传感器是利用压力膜片的受力变形来传感水的压力变化，内部既没有运动部件，也没有电气元件，光纤光栅既是测量

8、元件又是传输信号元件，因此具有结构简单、工作可靠、灵敏度极高、没有机械磨损、完全不受强电磁场的