基于腰椎放大熔接的FBG热线式风力计.pdf

《基于腰椎放大熔接的FBG热线式风力计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年第34卷第lO期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)57DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)10--0057--03基于腰椎放大熔接的FBG热线式风力计赵学芳，王新淮，董新永(中国计量学院光学与电子科技学院，浙江杭州310018)摘要：提出了一种基于腰椎放大熔接和光纤Bragg光栅(FBG)的热线式风力计，传感结构由表面镀金属银膜的FBG和腰椎放大光纤熔接点构成。腰椎放大熔接点将高功率的泵浦激光由纤芯耦合到光纤包层，被镀银膜吸收产生热量，从

2、而使FBG的温度升高。当气流经FBG时，部分热量会被带走，导致FBG的温度降低。FBG的中心波长随温度的变化而变化，因此，通过测量FBG波长的漂移即可以测得气流速度。实验结果表明：此FBG热线式风力计的测量范围为0一l3．7m／s，灵敏度和分辨率分别可达1．0rim／(m／s)和0．001m／s。关键词：热线式风力计；光纤Bragg光栅；腰椎放大熔接点；光纤传感中图分类号：0431．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2o15)10--0057--03FBGhot-wireanemometerbasedonincor

3、poratingwithwaist-enlargedfiberbitaperZHAOXue—fang，WANGXin-huai，DONGXin—yong(CollegeofOpticalandElectronicTechnology，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou310018，China)Abstract：Ahot—wireanemometerbasedonasilver—coatedfiberBragggrating(FBG)incorporatingwithawaist—enlargedfi

4、berbitaperisproposed．Thewaist—enlargedfiberbitapercouplesthelightfromapumplaserpropagatingalongthefiberintothefibercladding，thelightisabsorbedbysilverfilmandgenerateheat，whichincreasestemperatureoftheFBG．AirflowCOOLSdowntheFBGandshiftstheBraggwavelengthtoshorterwave

5、length．FBGwavelengthshiftswiththechangeoftemperature．AnemometeristhereforerealizedbymonitoringthewavelengthchangesoftheFBG．Experimentalresultsshowthatthemeasurementrangeis0～13．7m／s，thesensitivityisupto1．0nm／(m／s)andresolutionis0．001rn／s．Keywords：hot—wireanemometers；

6、fiberBragggratings(FBG)；waist—enlargedfiberbitapers；opticalfibersen—sing0引言直径要小，因此，当光从多模光纤传输至单模光纤中时，其近几年，光纤传感器因其独特的优势，如抗电磁干扰能中大部分的激光将会被耦合到单模光纤的包层中，然后被金力强、灵敏度高、结构紧凑及成本低等特性，吸引了很多研属薄膜吸收产生热量，从而提高FBG的初始温度。但是泵究者的注意。光纤Bragg光栅(FBG)是一种新型的光浦激光的耦合效率有限，导致其测量范围较窄。2011年，葡纤器件，其通过B

7、ragg反射波长随被测参量的变化来获取萄牙的CaldasP等人用长周期光纤光栅(LPG)取代多模传感信息。近年来，研究人员提出了多种基于FBG的热线光纤也实现了FBG热线式风速传感。但LPG对温度和弯式流量传感器方案，即可采用在光纤内部掺入金属元素或曲敏感，泵浦激光耦合的稳定性不好。同年，浙江大学”者在FBG表面镀金属膜的方法，制成光纤光栅传感探头，提出将FBG刻写在掺钴光纤上，利用钴吸收泵浦激光产生此传感探头能够利用高功率激光器进行自身的加热，从而的热量实现热线式流量测量，可有效提高激光的耦合效率达到热线的效果J。美国匹兹堡

8、大学首先提出利用大功和稳定性。然而，由于掺钴光纤价格昂贵，并且在掺钴光纤率激光器对FBG进行温度调制的设计，先要在FBG的上刻写光栅过程复杂，因此，应用较难。2012年，本课题组表面镀上一层金属薄膜，在镀膜的FBG前面，一个多模光提出在镀银FBG之前引入光纤错位熔接结构的方纤