能材料( SMART MATERIALS )、光纤陀螺与惯导系统( IFOG , IMIU )和常规工业工程传感器。另外,由光纤光栅除了具备光纤传感器的全部优点之外,还拥有自定标和易于在同一根光纤内集成多个传感器复用的特点。图 2 是光纤光栅传感器在一根光纤内实现多点测量的例子 [3] 。
光栅传感器可拓展的应用领域有许多,如将分布式光纤光栅传感器嵌入材料中形成智能材料,可对大型构件的载荷、应力、温度和振动等参数进行实时安全监测;光栅也可以代替其它类型结构的光纤传感器,用于化学、压力和加速度传感中。
图 3 为传统阻抗计与 FBG 传感器测试结果的比较。美国的 MICRON-OPTICS 公司所研制的 FBG 应
用系统 Si425 [9] ( 见图 4) ,可同时测量多达 4 路 512 个 FBG 传感器,扫描范围 50nm 、分辨率 1pm 、测量频率可达 244Hz 。
长周期光栅是指周期大于 100 m m 的光栅,也是继 FBG 之后光纤光栅型传感器的另一个重要分支。由于测量利用包层膜耦合的原理,使其同时具备灵敏度优良和制作简便的优势。图 5 是长周期光栅的透射谱。光纤光栅的其它分支还包括啁啾光栅、斜光栅等 [2] ,它们也已付诸应用研究 [6] 。
2 、分布式光纤传感系统
在世界范围内,由于对工民建和工业设施安全性和效益要求的不断提高,对集成的安全检测系统的需求逐步攀升。具备可连续、无间断、长距离测量并与被测量介质有极强的亲和性的分布式光纤传感系统似乎正是为此而量身定做的。分布式光纤传感系统通常有三种类型:拉曼型、布里渊型和 FBG 型。
拉曼型分布式光纤传感系统是基于光纤拉曼散射效应的连续型传感器,其工作原理见图 6 。三种类型的传感系统的应用都已见诸于报道。其中尤以拉曼型分布式传感系统最为成熟,已成功地装载于 A340 运输机上(图 7 )。
FBG 型分布式传感系统在应力多点分布式测量中有独到的优点,并可同时完成温度和应力的双参量测量 [5] ,为 FBG 应用开辟了更为广阔的前景。图 8 介绍了采用 WDM/TDM 解调的 FBG 阵列的拓扑结构 [4] 。
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