论文部分内容阅读
近年来，光纤Bragg光栅(FBG)传感器在光纤传感领域异军突起，独领风骚。影响光栅作为传感器的最主要问题之一，是光栅传感器难以区别温度和应变响应(温度和应变的交叉敏感性)，而在多数传感应用中，温度和应变却恰恰是传感量的基本元素。本论文正是针对这个问题，对光纤光栅传感器的基本理论和器件设计进行了研究，主要完成以下工作：
(1)综合分析、研究了光纤光栅的发展过程、制作技术、分类及应用；在耦合模理论指导下，分析了光纤光栅纵向耦合的特点，推导出了FBG反射率的解析表达式，经过数值计算，得出了FBG的滤波特性及其反射光谱与光纤参数的关系。
(2)系统研究了FBG对温度、应变的传感机理，推导出了封装后的FBG相对波长漂移与热光效应、热膨胀、轴向应变之间的函数关系表达式。
(3)自行设计了一种新颖的FBG传感器，仅使用单根光纤，能同时测量温度和作用力，并数值分析了其作用力与波长展宽的关系，温度与中心波长的关系。
(4)对斜贴在简支梁中部侧面的FBG在不同作用力下的光谱反射带宽进行了实验分析，证明作用力响应系数与理论数据基本一致。
综述以上工作，本文通过设计一种新颖的FBG传感器，较好地解决了交叉敏感性问题，并在实验中得到了证实。