一種低成本高溫FBG傳感器的研究.pdf

1、光纖Bragg光柵(FBG)是沿光纖軸向在纖芯內(nèi)形成周期性折射率調(diào)制分布的一種光纖無源器件，由于它具有可進(jìn)行波長(zhǎng)選擇、插入損耗低和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，使得FBG在通信領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。此外，光纖光柵還以靈敏度高、質(zhì)量輕、體積小、易于陣列和能波長(zhǎng)編碼等優(yōu)點(diǎn)，更使FBG成為傳感器領(lǐng)域的新寵。 目前在傳感領(lǐng)域中，高溫測(cè)量與檢測(cè)是一個(gè)國(guó)際性的研究熱點(diǎn)，現(xiàn)有的利用FBG進(jìn)行高溫測(cè)量的方法價(jià)格昂貴、制作復(fù)雜，很難推廣到實(shí)際應(yīng)用。因此，開展

2、低成本、適用于高溫測(cè)量的普通FBG傳感器的研究，是FBG傳感器產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵之一。 本文在分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用常見的相位掩模法，利用248nm紫外光在載氫摻鍺單模石英光纖中制作出FBG。實(shí)驗(yàn)中分別制得低反射率的光柵FBG1和高反射率的光柵FBG2，F(xiàn)BG3。然后將FBG1和FBG2置于30℃～1000℃的高溫爐內(nèi)進(jìn)行溫度特性比較實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在30℃～870℃范圍內(nèi)FBG1和FBG2兩者中心波長(zhǎng)隨溫度的變化趨勢(shì)一致

3、，且當(dāng)溫度達(dá)870℃時(shí)，兩個(gè)光柵反射波長(zhǎng)都消失；當(dāng)溫度繼續(xù)升高到900℃時(shí)，僅有FBG2再次出現(xiàn)反射率約為1dB的反射峰，且其傳感特性可保持至1000℃。在相同實(shí)驗(yàn)條件下選擇具有高反射率的光柵FBG3進(jìn)行高溫?zé)崽幚韺?shí)驗(yàn)：870℃時(shí)光譜消失，900℃再次出現(xiàn)反射率為1dB的反射峰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象重復(fù)出現(xiàn)，將熱處理后的FBG3在30℃～1000℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行傳感測(cè)量實(shí)驗(yàn)，其溫度靈敏度達(dá)到0.02nm/℃，線性度為0.999。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于具