大范围光纤Bragg 光栅压力传感器增敏实验研究

分析了聚合物封装光纤布拉格光栅(FBG)传感器温度与压力响应特性。通过实验对某种特殊聚合物封装光纤光栅的温度与压力响应进行研究,发现当温度变化范围较大时,由于温度对材料弹性模量的影响,光纤光栅的压力响应灵敏度不再为常数,而是随温度变化的。当温度在30℃时,其压力响应灵敏度为0.036 nm/MPa,在180℃时则变为0.175 nm/MPa,且灵敏度系数随温度的变化呈分段线性变化。因此在使用聚合物封装实现光纤光栅传感器增敏以及大范围温度和压力的同时测量时,需要将弹性模量作为温度的函数,代入光纤光

近年来光纤光栅作为压力、温度、应变等传感器已经成功地应用于光纤传感领域中。然而裸露的光纤光栅对于外界物理参量的变化灵敏度不高,因此有必要对光纤光栅进行增敏封装,以提高其对外界环境变化的灵敏度。采用两种聚合物材料均匀混合,将其对布拉格光纤光栅进行封装。在23℃情况下对封装后的光栅进行了压力实验,实验表明用两种聚合物封装后的光栅对压力有很高的灵敏性,在0～10 MPa范围内压力灵敏度为-1.22×10-4/MPa,是裸光栅压力灵敏度的62倍。

介绍并制作了一种光纤布拉格光栅(FBG)温度传感器。通过在不锈钢圆柱管内设置粘贴裸光栅的铜质支撑架,实现完全隔绝压力测量温度参数。在无压力情况下,在35 ℃~85 ℃温度范围内,对传感器进行多次加减压温度实验。结果表明,传感器重复性、迟滞性及线性度较好,实测温度灵敏度为30.98 pm/℃,与理论计算相对误差仅为0.3%,约为裸光纤光栅的2.83倍,封装FBG温度传感器的分辨力约为0.03 ℃。对传感器进行了压力敏感实验,在35 ℃恒温和5~45 MPa压力环境下及在35 ℃恒温和40 Mpa恒