光纤光栅压力传感器增敏技术发展评述.pdf

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1、2011年第30卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)5光纤光栅压力传感器增敏技术发展评述刘鹏飞，刘国军，王永杰，赵强，李芳(1．长春理工大学高功率半导体激光器国家重点实验室，吉林长春130022；2．中国科学院半导体研究所光电系统实验室，北京100083)摘要：光纤光栅是利用光纤的光敏特性制成的新型光无源器件，在传感方面具有许多独特的优点。但光纤光栅本身压力灵敏度非常低，要想在实际测量中发挥作用，必须对其进行压力增敏。介绍了目前比较流行的几种压力增敏方式，分析了它们的优缺点和用途，并对光纤

2、光栅压力传感器的发展做出展望。关键词：光纤光栅；压力传感器；增敏中图分类号：TN203文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)08-0005-03Review0ndevelopment0ffibergratingpressuresensorsensibiIlIiIzZatilontechnnologyLIUPeng-fei，LIUGuo-jun，WANGYong-jie，ZHAOQiang，LIFang(1．NationalKeyLaboratoryonHighPowerSemiconductorLasers，ChangchunUniv

3、ersityofScienceandTechnology，Changchun130022，China；2．OptoelectronicSystemLaboratory，InstituteofSemiconductors，ChineseAcademyofSciences，Beijing100083，China)Abstract：Opticalfibergratingisanewtypeofopticalpassivedevicesfabricatedbyusingphotosensitivecharacteristic，ithasmanyuniquea

4、dvantages．However，thepressuresensitivityoffibergratingitselfisverylow．Inordertoplayaroleinactualmeasurement，pressuresensibilizationmustbecarriedout．Severalcurrentpopularmodesofpressuresensibilizationareintroduced．Theiradvantages，disadvantagesandapplicationareanalyzed，anddevelop

5、mentoffibergratingpressuresensorisprospected．Keywords：fibergrating；pressuresensor；sensibilization0引言此后，Mehz等人于1989年发明了紫外双光束全息曝光与传统的压电式传感器相比，光纤光栅传感器具有许法写入技术，从而在世界范围内掀起了光纤光栅的研究高多无可比拟的优点。光纤光栅传感器是利用光信号实现信潮。但是，裸光纤光栅的压力灵敏系数非常低，实验证息的传输，传感器本身不会有电流的出现，所以，抗电磁干明，普通的SiO。裸光纤光栅在0-70MPa的范围内，光

6、纤扰能力强，而且安全性高。它通过测量中心波长的变化而光栅的中心波长只移动0．22nm，其压力灵敏度仅为实现对外界的测量，不会因为传输距离、连接损耗等外界因一1．98×10／MPa(约为0．003nm／MPa)，这么低的灵敏度素而影响信号的传输。此外，它还具有附加损耗小、质量在实际应用中是不可能应用的。为了使光纤光栅的压力测轻、结构紧凑、便于与其他光纤器件构成全光纤系统、寿命量能够用于实际中，人们对光纤光栅压力增敏进行了大量长、可对信息进行波长编码等一系列优异性能。因此，它在的研究。温度探测、火灾报警、石油探测、煤矿开采、土木工程检测等根据封装的途径，

7、目前增敏方式主要有弹簧管式增敏、方面都有很大的开发和应用潜力。聚合物封装增敏、弹性膜片式增敏、薄壁圆筒式增敏以及组1光纤光栅传感压力增敏合式增敏。1978年，HillKO等人⋯首次发现掺锗光纤的光敏特1．1弹簧管式增敏性，并用侧向纵波写入法制成了世界上第一个光纤光栅。弹簧管是一种一端封闭的特种成型管，当管内和管外收稿日期：201l__o6-28基金项目：国家自然科学基金资助项目(61077059)6传感器与微系统第30卷承受不同压力时，则在其弹性极限内产生变形，将光纤光栅于金属套管中，并通过在金属套管预涂覆一层软弹性材料，粘贴在弹簧管表面或者两端，可

8、实现对压力的测量。以消除封装过程中由于聚合物固化收缩和聚合物与套管壁赵哲等人将光纤Bragg光栅粘贴于C型压