第36卷，第10期 2016年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
基于响啾光纤光栅的粮仓测温网络研究
刘智超1，杨进华1，张刘2*，王高3
1.长春理工大学光电工程学院，吉林长春130000
2.吉林大学仪器科学与电器工程学院，吉林长春130000
3.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051
Vol.36,No.10pp3377-3380
October，2016
摘要为了解决传统光纤光栅测温系统中单根光纤上带光纤光栅探头数量少、回波光强弱以及复用能力差的问题，设计研究了基于调嗽光纤光栅的测温系统。通过调嗽调制技术提高了回波光的带宽，从而增强了信号的可处理性并大大提高了带探测点位的数量，推导了调嵌调制的光栅周期表达式，给出了调制方法及波长范围。实验采用LPT-102型宽带光源与F-P光纤解调仪等，调制带宽为1535.0～1555.0nm，并结合 WR-201型温度传感器作标定。对20～60范围内每1℃改变进行测试，实验结果显示，传统光纤光栅探头与调嗽光纤光栅探头的测试温度误差相近，都符合设计要求。相比而言，调嗽FBG的测试数据对应的波长偏移具有较为明显的单调线性的特征，即数据稳定性更高，同时，采用明FBG的系统带光纤光栅探头数量明显优于传统光纤光栅测温系统。由此可知，本系统在不增加光纤个数及不降低温度测试精度的基础上，实现了大幅提高带探测点位数量的设计要求。
关键词明嗽光纤光栅；测温网络；波分复用技术；探测点数
中图分类号：TN713
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016)10337704
光纤光栅探测器要想提高测试范围（或者增大单光纤上测试点个数），就需要增大带宽，但为了提高精度需要压窄反射线宽，从而使其应用受到一定的限制，
在大型粮仓中对温度的实时监测具有重要意义，因为有
效地温度监测可以保证在合理的时间给粮食通风降温，达到防止粮食霉变的效果。故用于大范围温度检测的测温网络被广泛研究，温度测试传感器种类繁多，基于不同的工作原理主要可以分为：煤油温度计、应变式温度传感器、热电阻型温度传感器、热电偶型温度传感器、数字温度探测器以及光纤光研温度传感器(FBG)等2-)。各种探测方法各有特点，煤油温度计简单、便宜，但易碎，不能数字化控制；应变式温度传感器结构简单、体积小巧、具有较强的抗干扰能力，但其速度慢、应力干扰显著；热电阻型温度传感器测量精度高、速度快，但热惯性较大，抗囊动能力弱；热电偶型温度传感器价格低、具有一定的抗震能力，但其精度低、测量范围小。数字温度探测器灵敏度高、抗干扰能力强，但信号传输能力弱，一股用于短程温度数据采集：光纤光栅温度传感器由于其精度高、抗电磁干扰、尺寸小等优点被广泛地应用于大范围温度监测等领域，但其也存在一定的不足，传统的
收稿日期：2015-08-03，修订日期：2015-12-21
本文针对传统的基于光纤布拉格光栅的测温系统进行改进，采用调嗽调制[7-汀的方法提高了回波光带宽，从而大幅增加了带探测点位的能力，与此同时，通过波分复用技术(WDM)[9-10完成了对回波光波长偏移量强度调制识别的功能，从而保证了系统温度测试的精度，
总体系统结构设计
1
传统光纤光栅测温系统如图1所示，采用耦合器将光纤分为两部分，一部分光纤引人到粮仓完成温度检测，另一部分将FBG探头的回波光信号传回光纤解调仪，从而通过回波光中心波长偏移量反演被测位置的温度值，由于传统的 FBG探头结构为均勾光栅，故其反射回波的中心波长固定，虽然较窄的线宽提高了温度检测精度，但由于窄带宽限制了单根光纤上FBG探头的数量，降低了大范围多点位温度测试的实用性，
（0909102）（010909）国
作者简介刘驱据984年生，长春理工大学光电工程学院讲师
e-mail: s20070384@163.com
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