FBG温度传感器(简单设计)

FBG传感器应用及设计实例FBG（Fiber Bragg Grating）传感器是一种基于光纤布拉格光栅原理设计的光纤传感器。

光纤布拉格光栅是通过在光纤内部引入一定的折射率改变周期性的折射率变化结构，形成的一种反射光栅。

FBG传感器利用光纤布拉格光栅的特性，可以对环境中的温度、应变等物理量进行测量。

FBG传感器具有体积小、抗干扰能力强、测量范围广等优点，因此被广泛应用于各个领域。

以下是几个FBG传感器的应用及设计实例：1.建筑结构监测：FBG传感器可以用来监测建筑结构的应变情况。

通过将多个FBG传感器布置在建筑结构上，可以实时监测结构的应变情况，及时发现结构的变形、开裂等问题，提前采取修复措施，保证建筑结构的安全性。

2.油气管道监测：FBG传感器可以用来监测油气管道的变形和温度变化。

将FBG传感器安装在油气管道上，可以实时监测管道的应变和温度变化，及时发现管道的变形、破损等问题，避免事故的发生。

3.地下水监测：FBG传感器可以用来监测地下水位的变化。

将FBG传感器固定在井口或地下水管道中，通过测量光纤的折射率变化来判断地下水位的变化情况。

这对于地下水资源的合理利用和保护具有重要意义。

4.航天器结构监测：FBG传感器可以用来监测航天器的结构应变情况。

将FBG传感器布置在航天器的关键结构上，可以实时监测结构的应变情况，判断航天器的工作状态是否正常，及时发现结构的变形和疲劳损伤，提高航天器的运行安全性。

5.生物医学应用：FBG传感器可以用于生物医学领域中的温度、压力和拉伸等参数的测量。

例如，可以将FBG传感器固定在医用器械上，实时测量医用器械的温度和应变情况，确保医疗操作的安全性。

以上是几个FBG传感器的应用及设计实例。

随着光纤技术的不断发展，FBG传感器将在更多的领域发挥更大的作用，为人们的生活和工作带来更多便利和安全。

FBG温度传感器引言：随着科技的不断发展，温度传感器的应用范围越来越广泛。

传统的温度传感器基于热电效应、电阻变化等原理进行测量，但这些传感器存在灵敏度低、响应时间长、易受干扰等问题。

FBG（Fiber Bragg Grating）技术作为一种新型的传感器技术，具有优良的温度测量性能，被广泛应用于工业生产、交通运输、医疗健康等领域。

FBG温度传感器是基于光纤光栅的原理来实现温度测量的。

光纤光栅是一种通过在光纤内加入一定周期的折射率变化来产生反射光的结构，它对光波的波长具有高度选择性。

当光波波长与光栅周期相匹配时，光波会被光栅反射回来。

而当温度发生变化时，光栅的周期也会发生变化，进而改变反射光的波长。

通过测量反射光的波长变化，即可得到温度的变化。

1.光纤光栅的制备：选择合适的光纤材料和掺杂剂，以及适当的光栅周期，进行光纤光栅的制备。

一种常用的方法是利用紫外脉冲激光通过两光束干涉形成周期性的折射率分布，从而实现光纤光栅的制备。

制备完成后，将光纤固定在测量物体上，使其与要测温度的物体接触。

光纤光栅的长度和固定方式需要根据具体应用来确定。

2.光谱分析系统的搭建：制备好的光纤光栅需要连接到光谱分析系统中进行波长变化的测量。

光谱分析系统通常由光源、光栅衍射器、光电探测器等组成。

光源发出的光经过光栅衍射，产生不同波长的光束，然后经过光纤光栅反射回来，最终被光电探测器接收。

光电探测器会将接收到的光信号转化为电信号，并通过数据处理单元进行分析和记录。

根据反射光的波长变化，可以得到相应的温度变化。

3.温度测量精度的提升：为了提高温度测量的精度，可以采取一些措施，如增加光栅的反射次数、提高光栅的稳定性等。

同时，还可以在光谱分析系统上添加温度补偿装置，用于对温度的影响进行补偿，以提高温度测量的准确性。

结论：FBG温度传感器基于光纤光栅的原理，具有灵敏度高、响应时间快、抗干扰性强等优点。

通过合理的光纤光栅制备和光谱分析系统的搭建，可以实现简单而高效的温度测量。

专利名称：一种基于FBG的超高温传感器
专利类型：发明专利
发明人：祝连庆,丁旭东,张钰民,董明利,娄小平,孙广开,何巍申请号：CN201711431759.5
申请日：20171226
公开号：CN108151909A
公开日：
20180612
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于FBG的超高温传感器，包括碳‑碳复合材料基座，碳‑碳复合材料基座的顶部通过第一耐高温陶瓷胶块固定连接有不锈钢管，不锈钢管的内部设置有光纤，不锈钢管的内部还固定连接有光栅，光纤的两端均贯穿光栅且延伸至光栅的外部，光纤位于不锈钢管外部的一端固定连接有APC光纤接头，不锈钢管的顶部且与光栅相对应的位置开设有小孔，涉及光纤传感技术领域。

该基于FBG的超高温传感器，能够实现大范围及超高温度的测量；使用能够承受1000℃超高温的飞秒激光器刻写的Ⅱ型光纤光栅，与一般的光纤光栅温度传感器相比，本发明传感器具有测温范围大、耐超高温、克服温度应变交叉敏感性、可远程监控等优点。

申请人：北京信息科技大学
地址：100085 北京市海淀区清河小营东路12号北京信息科技大学光电学院
国籍：CN
代理机构：北京律恒立业知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
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用于高压电器温度监测的FBG传感系统¹钱祥忠,王学雷(温州大学物理与电子信息学院,温州325035)摘要:根据光纤光栅的反射光波长对温度变化敏感的特性,提出了用于高压电器温度监测的布拉格光纤光栅(fiber Brag g gr ating,F BG)传感系统。

该系统由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成。

利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度。

系统能实现对多点进行温度实时测量。

对高压开关柜进行了现场测试,测量误差在±0.3℃以内。

关键词:高压电器;温度监测;光纤光栅;温度传感器中图分类号:T M247 文献标识码:A 文章编号:1003-8930(2007)05-0049-03FBG Based Sensing System for Temperature Monitoringof the High Voltage ApparatusQIAN Xiang-zhong,WANG Xue-lei(School of Phy sics and Electronic Info rmation,Wenzhou University,Wenzho u325035,China)Abstract:Accor ding to the sensitiv ity o f t he r eflection w av eleng th o f fiber Br ag g g rating(F BG)to the temper ature changing,a desig n of F BG based sensing sy st em for temper ature m onito ring o f the hig h vo lt age appa ratus is presented.T he sy st em consists of br oa dband source,fiber g ra ting senso r,t unable filter, photo electr ic conver sio n circuit,transmissio n fiber and sy stem sofw ar e.Considering the linear ity between the r eflection wav eleng th and the temper atur e,the temperatur e can be o btained r eal-time w it h t he w avelength measured.Besides,the system can accomplish m ultiple-point measur ing.F ield test to hig h vo ltage sw itchg ear show s that the measuring er ro r is w it hin0.3℃。

FBG光纤光栅高温传感器一、FBG基本概念和测量原理温度测量方法根据温度传感器的使用方式，通常分为接触法测温与非接触法测温两类，如表1所示。

表2是常用测量温度的种类及对应的特性。

表1温度测量两种方式表2常用温度计的种类及特性FBG（Fiber Bragg Grating）是近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一。

利用FBG制作的传感器除了具有普通光纤传感器体积小、灵敏度高、带宽大、抗电磁干扰能力强、安全环保等优点外，还可以实现不同功能的传感器(如，温度、应力、加速度、倾斜、压强、曲率、扭矩、振动、超声波、电磁场、浓度以及折射率)同时区分测量，克服了传统传感器测量成本高、精度低以及多个参量间相互干扰的缺点，非常适合应用到实时监测技术的领域中，十分适用于复杂恶劣的工业现场，如油气井下、高温高炉等恶劣的测量环境。

测量原理：FBG温度传感器通过测量Bragg波长的漂移实现对被测量的温度检测，如图1所示，温度的变化会引起光纤光栅的栅距和折射率的变化，从而使光纤光栅的反射谱和透射谱发生变化，当入射光经过Bragg光栅被反射回来，由于受温度的调制，其反射光的中心波长发生了漂移，其漂移量与温度、应变存在线性关系，因此，检测到波长的变化量，就可以求出温度的大小。

图1 温度传感示意图常规I型光纤光栅只能在300℃以下工作，常规FBG并不适用于高温传感领域。

能在300℃以上长期稳定工作、不发生热衰减、不论何种机理形成的光纤光栅均可称为高温光纤光栅。

常见高温光纤光栅有II型光纤光栅、IIA型光纤光栅、特殊掺杂光纤上的光纤光栅、再生光纤布拉格光栅、特殊写入方法的LPG。

（1）II型光纤光栅II型FBG一般是采用高能量紫外激光脉冲或飞秒激光脉冲来制作，其机理是在光纤纤芯／包层界面引起损伤或使光纤中的玻璃晶格结构发生熔融，从而实现周期性折射率调制。

与相比I型FBG，II型FBG的热稳定性好，具有更好的高温性能，可在800℃高温以上长时间使用。