第36卷，第1期 2016年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
改进型光纤布拉格光栅温度检测系统研究
于丽霞12，秦丽1.3
1.中北大学电子测试技术重点实验室，山西太原030051
2，申北大学信息与通信工程学院，山西太原030051 3，中北大学仪器与电子学院，山西太原030051
Vol.36,No.1.pp283-286
January2016
摘要传统的光纤布拉格光栅温度检测系统适用于大范围、多点位的实时温度检测领域，但其温度响应稳定性差，布拉格光栅中心波长偏移量随温度变化量的线性度差。为提高系统温度检测稳定性及其检测精度，设计了一种改进型光纤布拉格光栅温度检测系统。该系统采用双光纤并行采集同点位温度并进行差分处理的方法，实现对测温过程中随机误差的实时有效消除，进而达到提高测温稳定性及检测精度的目的。计算推导了该模式下光纤布拉格光栅中心波长偏移量关于温度变化量的函数关系，给出了新式光纤光栅探头的结构。实验将改进型光纤布拉格光栅温度检测系统与传统系统进行对比，结果显示，改进型系统的温度测量精度可达0.5℃，相比传统系统得到了提升，同时，其测温误差也明显优于传统系统，说明采用该设计可以提高系统测温的稳定性，
关键词光纤布拉格光栅；温度探测；测温稳定性；差分算法
中图分类号：TP274
文献标识码：A
引言
DOI: 10, 3964 /j. issn. 1000-0593 (2016 )01-0283-04
制作，而精度中等，稳定性较差。
综上所述，从测量精度及适用范围来看，光纤布拉格测温系统基本具备以上要求，但需要进行改进优化，使其克服
温度检测已被广泛应用于生产生活中，基于不同探测原理的成熟产品也层出不穷，而随着科学技术的不断发展，温度检测的要求也目新月异-。在精密部件合成、高效炸药熔铸、有机化学反应控制等过程中，对于连续多点位、实时高精度温度检测与控制具有重要意义，从而掀起了高精度、高稳定性、多点式测温系统的研究热潮。
自前，常见的测温技术主要有：数学测温仪、热电偶测温计、热电阻测温器、压力型测温仪、光纤测温系统以及光纤布拉格光栅温度检测系统3-9]。数字测温仪具有体积小、稳定性高等优点，但其成本高、易受电磁干扰影响，并且不适用于液体环境的温度测试：热电偶测温计成本低、响应快、测温范围大，但其精度低、受电磁干扰影响且易老化；热电阻测温器精度高、稳定性好，响应快，但其热惯性大，抗振能力差：压力型测温仪体积小、抗电磁十扰能力强，但其响应慢、受外力影响明显；光纤测温系统精度高、稳定性好、抗电磁十扰能力强、但其成本高且制作工艺复杂：光纤布拉格光栅温度检测系统成本低、抗电磁干扰能力强、易于
收稿日期：2014-11-17，修订日期：2015-03-12
温度响应稳定性差的缺点，从而使波长偏移量与温度变化量之间的函数关系更稳定，也进一步提高系统的测量精度[1-11]。本文的主要研究内容是对现有的光纤布拉格光栅温度检测系统进行优化改进，从而实现提高测温精度及系统稳
定性、降低非线性误差的目的。 1系统设计
1.1光纤布拉格光栅温度检测系统
传统的光纤布拉格光栅温度检测系统结构如图1所示，光源发出宽带光信号，通过耦合器与解调仪的输人端相连，信号光通过光纤进人被测区域，均匀地排布在被测区域。每隔一段距离放置一个光纤布拉格光栅传感探头（图中的 FBG），每个FBG探头位置可以返回一个中心波长为名的回波信息，由于该布拉格光栅回波对应的中心波长偏移量与其对应位置上的温度成线性函数关系，故系统可以实时检测被测区域的温度分布。从而实现大范围、实时地温度检测。虽
基金项目：山西省自然科学基金项目（2014011021-5），电子测试技术山西省重点实验室基金项目(9140C12040J15X)资助作者简介：于丽霞，女，1982年生，中北大学电子测试技术重点实验室讲师
e-mail : yulixianud@ 163 .com
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