空隙纤维布拉格格子用于同时测量应变和温度
Fuling Yang1, Kehui Zhu1, Xiaoyi Yu1
1School of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China.
Micromachines
|January 23, 2024
概括
这项研究引入了一种空气间隙纤维布拉格格 (g-FBG) 传感器,用于同时测量应变和温度. 新型传感器设计为多参数传感应用提供了具有成本效益的解决方案.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 光纤传感器 光纤传感器
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 精确的同时测量应变和温度对于结构健康监测和各种工业应用至关重要.
- 现有的多参数传感器通常存在复杂结构,高成本或有限分辨率的问题.
- 纤维布拉格格 (FBG) 广泛用于传感,但同时实现应变和温度脱可能具有挑战性.
研究的目的:
- 提出并实验验证一种新的空气间隙纤维布拉格格 (g-FBG) 传感器,能够同时测量应变和温度.
- 根据联合相位移纤维布拉格格 (PSFBG) 和法布里-佩罗干扰 (FPI) 光谱的探测原理进行调查.
- 评估拟议的g-FBG传感器的性能指标,包括灵敏度和分辨率.
主要方法:
- 制造一个g-FBG传感器,通过将两个FBG与它们之间的精确控制的空气间隙对齐.
- 利用PSFBG和FPI模式对压力和温度变化的独特光谱反应.
- 分析反射频谱,从PSFBG和FPI下降中提取波长转移,以独立确定参数.
主要成果:
- 该g-FBG传感器实现了约11.95pm/με的应变灵敏度,通过FPI入波长检测测测量.
- 通过PSFBG入波长检测,获得了约9.64 pm/°C的温度灵敏度.
- 传感器显示应变 (0-1000 μ) 的分辨率为±3.7 μ,温度 (25-120 °C) 的分辨率为±0.6 °C.
结论:
- 拟议的g-FBG传感器能够有效地同时独立测量应变和温度.
- 传感器的简单结构,紧的尺寸和成本效益使其非常适合用于实际的多参数传感.
- 这项技术对于需要精确环境监测的先进应用具有重大潜力.
