光强检测型光纤光栅温变不敏感动态压力传感研究.pdf

第27卷第2期 光 学 学报 V01．27，No．2 2007年2月 ACTAOPTICASINICA 文章编号：0253—2239(2007)02—0207—5 光强检测型光纤光栅温变不敏感动态压力传感研究* 郭 团 赵启大 刘丽辉 黄桂岭 薛力芳 李国玉 董 波 刘 波 张伟刚 开桂云 袁树忠 董孝义 (南开大学现代光学研究所，天津300071) 摘要： 报道了基于光纤光栅反射谱带宽调制和光强差分检测技术实现单一光纤光栅温变不敏感动态压力传感的 新方法。设计了一种结构新颖的双孔梁压力传感装置，依据双孑L梁有限元受力分析将光纤光栅准确定位于线性梯 度应变区，压力作用下光纤光栅反射谱对称展宽，反射光强线性正比于压力变化。基于光波导理论和材料力学原 理推导了线性梯度应变场作用下光栅反射谱带宽、反射光强与压力之间的响应关系。利用光强差分检测技术取代 传统波长解调方法，简化解调过程的同时传感系统免受温变影响。实验表明，在一10～80℃的温度变化范围内，系 统测量误差小于总量程(120kPa)的1．8％，动态响应速度约80 Hz，重复测量系统输出稳定，具有较好的应用价值。 关键词： 导波与光纤光学；光纤传感；光纤光栅；动态压力传感；带宽调制；光强检测 中图分类号：TN253 文献标识码：A and Fiber LightIntensity--ReferredTemperature--InsensitiveBragg PressureSensor GratingDynamic GuoTuanZhao LiuLihui Xue Li Bo Qida HuangGuilingLifangGuoyuDong LiuBo Kai Yuan ZhangWeigangGuiyun ShuzhongDongXiaoyi (InstituteofModern 300071) Optics，NankaiUniversity，Tianjin Abstract：The fiber basedonreflection temperature—insensitiveBragggrating(FBG)dynamicpressuresensing bandwidthmodulationanddifferential detectioniS and demonstrated． spectrum opticalpower proposedexperimentally A double—holecantileverbeamis tolocatetheFBGintothelinear speciallydesigned presented strain—gradientregion， inFBGreflection and linear with resulting spectrumsymmetricalbroadeningopticalpower increasingpressure ont