可同时测量蔗糖浓度和温度的组合光纤光栅传感器-论文.pdf

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1、第7卷第3期中国光学Vo1．7No．32014年6月ChineseOpticsJun．2014文章编号2095—1531(2014)03-0476-07可同时测量蔗糖浓度和温度的组合光纤光栅传感器赵明富，王念，罗彬彬，施玉佳，曹李华(重庆理工大学电子信息与自动化学院，重庆400054)摘要：为了实现蔗糖溶液浓度与温度的同步精确测量，采用组合式光纤光栅，通过线性折射率分区，构成相应的系数矩阵。首先，基于模式耦合理论，采用光纤布拉格光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPBG)形成组合式光纤光栅，实现了双参数测量的光学传感器。此组合式光

2、纤光栅结构中，FBG响应温度测量，LPFG同时响应蔗糖溶液浓度和温度测量。然后，在两个线性折射率范围，即1．33—1．42和1．42～1．44中，校正温度和蔗糖溶液浓度的相关系数。最后，构成两个敏感系数矩阵，来讨论蔗糖溶液浓度和温度同时测量的方法。实验结果表明：蔗糖溶液浓度测量灵敏度达到一213．5pm／RIU，温度测量灵敏度达到117．9pm／K。因此，组合式光纤光栅传感器作为光化学传感器具有高灵敏度的特性。关键词：光纤光栅传感器；模式耦合理论；双参数测量中图分类号：TN253文献标识码：Adoi：10．3788／C0．201

3、40703．0476SimultaneousmeasurementoftemperatureandconcentrationofsugarsolutionbasedonhybridfibergratingsensorZHAOMing—fu，WANGNian，LUOBing-bing，SHIYu-jia，CAOLi-hua(CollegeofElectronicInformationandAutomation，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，China)：l=Corr

4、espondingauthor．E—mail：zmf@cqut．edu．cnAbstract：Inordertoaccuratelymeasuretemperatureandconcentrationofsugarsolutionatthesametime，wepresentedahybridfibergratingsensor．Firstly，basedonmodecouplingtheory，hybridfibergratingswereformedusingfiberBragggratingandlong—periodfi

5、bergrating，whichcouldrealizedual—parametersmeasure—ment．Inthishybridfibergrating，FBGresponsetotemperaturemeasurement，whileLPFGresponsetosimula—taneousmeasurementofsugarsolutionconcentrationandtemperature．Then，intwolinearrefractiveindexran-ges，thatis，from1．33to1．42and

6、from1．42to1．44，wecalibratedcorrelationcoeficientoftemperatureandsugarconcentration．Finally．twosensitivitycoemcientmatrixeswereconstitutedtodiscussthemethodofmeasuringtemperatureandsugarsolutionconcentrationsimultaneously．Experimentalresultsindicatethatthemeasuringsen

7、sitivityoftemperaturereaches117．9pm／K，andsugarsolutionconcentrationreaches一213．5收稿日期：2013—10—11；修订日期：2014-02—13基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．51276209，No．50876120)第3期赵明富，等：可同时测量蔗糖浓度和温度的组合光纤光栅传感器477pm／RIU．Therefore，themodularfibergratingsensorhashighsensitivitypropertyasthephot

8、ochemicalsen—sor．Keywords：fibergratingsensing；modecouplingtheory；dualparametermeasurement耦合，根据模式耦合理论，满足相位匹配条件：1引言ffAB=z凡e／Al。B，(1)式