基于錐形FBG的溫度不敏感的壓力傳感器研究.pdf

1、光纖Bragg光柵(FBG)是一種將周期性微擾作用于光纖纖芯使其折射率發(fā)生周期性調(diào)制而形成的光纖無源器件。由于它具有靈敏度高、可靠性高、動態(tài)范圍寬，抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣、插入損耗低、體積小、可埋入智能結(jié)構(gòu)等諸多優(yōu)點，因此在傳感領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，F(xiàn)BG傳感器在實際應(yīng)用中存在著溫度-應(yīng)力的交叉敏感問題，即溫度和應(yīng)力的變化都會引起FBG中心反射波長的變化，通過檢測單個FBG無法對溫度和應(yīng)力引起的中心波長漂移加以區(qū)分，這就極大地

2、限制了它的應(yīng)用。 本文提出了一種基于錐形光纖Bragg光柵(錐形FBG)的溫度不敏感的壓力傳感器。錐形FBG的結(jié)構(gòu)特點是其光柵段的包層為錐形，當光柵兩端受到拉力時，會因光纖橫截面積的線性變化而產(chǎn)生一個應(yīng)力梯度，使得光柵的周期產(chǎn)生線性啁啾，從而令它的反射帶寬展寬，而展寬的大小只與受力有關(guān)，與溫度本質(zhì)無關(guān)。因此，通過檢測帶寬來監(jiān)測應(yīng)力變化就可以很好的解決溫度-應(yīng)力的交叉敏感問題。 實驗中，用不同功率的激光器制備了不同反射率和

3、光柵長度的FBG，然后采用氫氟酸溶液腐蝕的方法將它們制成錐形FBG。研究了不同濃度的氫氟酸溶液對光纖的腐蝕速率，并用濃度為40％的氫氟酸溶液制備了不同錐度的錐形FBG。研究了錐度對錐形FBG反射帶寬展寬的影響，并得出了理想的錐形FBG錐度值。 對用高反射率和低反射率光柵制成的錐形FBG在受力和變溫時的帶寬展寬和反射功率特性進行了理論和實踐性的探討，證明用反射率>99％的強光柵制作的錐形FBG其反射功率隨應(yīng)力增加而線性增加且與溫度