第30卷，第3期 2010年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spcctral Analysis
Vol.30,No.3,pp851-854
March.2010
基于单长周期光纤光栅光谱特性的温度和应变同时区分测量
胡兴柳1,2，梁大开1，，陆观1，曾捷1
1.南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室，江苏南京210016 2.安徽工业大学电气信息学院，安徽马鞍山243002
摘要根据长周期光纤光栅具有多个不同损耗峰的光谱特性提出了一种使用单个LPG对温度和应变两参数进行同时区分测量的新方案。实验选用了具有不同温度和应变传感灵敏度的第一和第四损耗峰，通过观
量变化较小时，通过计算可知，交叉敏感对参数的测量基本上不产生影响；而当被测量变化较大时，可通过适当补偿消除交叉敏感而带来的偏差。实验测得的温度和应变误差分别是士0.92C和士22u，该方案能较好地解决测量中存在的应变和温度之间的交叉敏感问题，有效地提高了系统的测量精度。实验结果表明，利用长周期光纤光栅的不同损耗峰同时测量温度和应变的方法是切实可行的，且实验系统体积小，成本较低，简单实用，具有较好的应用前景。
关键词长周期光纤光栅：温度传感；压力传感；区分测量；光纤
中图分类号：TN253
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2010)03-0851-04
本、降低测量精度、测量位置的准确性难以保证、制作工艺较复杂等缺点。
长周期光纤光栅是一种透射数光纤光程，无后向反
近年来，光纤光栅作为一种新型的光纤器件，在传感应用方面受到营追关注。月前多参数传感技术中，研究最多的是温度-应变的同时测量技术，利用一个或多个光纤光栅级联或与其他传感器其结合，可实现对这两个参数的同时测量。在T程结构中温度、应变相互影响、交叉敏感。因此，解决光纤光栅测量过程中的交义敏感间题尤其重要。至今人们已提出了多种解决传感应用中交叉敏感问题的方案：用长周期光纤光栅和光纤布拉格光橱的组合，把两个不同波长的光栅尽靠近熔接在一起(")、利用光纤布拉格光栅与偏报回旋滤波器结合的方法3]，用光纤布拉格光栅和高双折射光纤环形镜构成一个Mach-Zehnder干涉仪，用布拉格光栅对，例如使用均匀布拉格光纤光橱和嗽布拉格光纤光栅(3)，使用布拉格光纤光栅测量压力，基于光纤传感器的热致效应来测量温度变化，补偿温度引起的波长漂移，运用法布里-珀罗干涉仪和掺钕荧光性光纤分别测压力和温度"，这些方案各有特点，但总体面言，均需要两种或两种以上传感器的组合才能较好地解决该间题，但这样也存在着诸如；增加成
射(8)，长周期光纤光栅的谐振波长和幅值对外界环境的变化非常敏感，它在某些方面耳有比光纤布拉格光栅更好的光学特性，对温度、应力、弯曲、环境折射率以及横向负载都具有较高的灵敏度(%)，LPFG的谐报波长与应变和温度具有较好的线性关系1,12]，在传感测量系统中不需隔离器，且具有多个损耗峰，故可以用一个长周期光纤光栅实现应变、温度同时测量。此种方法因为使用同一根光纤光橱，故能保证测量值为同一点温度与应变，能够有效地保证测量位置的准确性，且这种单根传感器体积小，成本较低，仅需要一个光源和解调设备。
1长周期光纤光栅传感原理
长周期光纤光栅是将前向传输的纤芯基模耦合至同向传输的n阶包层模中，由耦合模理论(13-1)可知，长周期光纤光栅的相位匹配条件可表示为
1(m=1,2,3,)
=(f)A
(1)
收稿日期：2009-01-13，修订日期：2009-04-04
基金项目：国家自然科学基金项日（60907038)，江苏省自然科学基金项目（BK2008388，BK2009370），航空科学基金项目（2008ZD52047）和
南京航空航天大学研究生创新基地（实验室)开放基金项目(200901001)资助
作者简介：胡兴柳，女，1974年生，安徽工业大学电气信息学院制授
e-mail; xinghu8@163.com
email,liangdk@nuaa.educn
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