光纤光栅应变传感器温度补偿的解决方案

光纤光栅应变传感器温度补偿解决方案双波长方案由于光栅布拉格波长对温度与应变均敏感,它本身无法区别温度和应变分别引起的波长变化,导致温度和应变的交叉敏感问题制约其发展。而在进行应变传感测量时,如何消除温度的影响,也一直是人们研究的重要内容。在实际应用中,必须对温度进行补偿。其主要思想是在同一光栅中或一对光栅间形成两个相关联的布拉格中心波长入B1、入B2。利用入B1、入B2的关联特性,将应变与温度进行分离。1.参考光栅法2.特殊结构法3.矩阵法参考光栅法将两性能相同的光栅置于同一温度场的测量环境中,以保证温度变化对两光栅的影响相同。其中一个作参考光栅,封装时使其免受应力作用,只感测温度的变化。从测量光栅测得的总波长变化量中减去温度引起的波长变化,便可实现温度补偿。特殊结构法将两种包层直径不同而材料相同的光纤按图所示熔接在一起,这两种光纤在靠近熔接处分别写有中心波长相近的光栅。当光纤光栅所受温度和应变同时改变时,两光栅表现出相同的温度响应特性,但应变响应特性不同,从而实现区分测量。矩阵法利用两种不同化学聚合物分别对光纤光栅进行封装,其中将光栅一半封于聚胺脂甲中,待其固化后,再将剩余一半光栅和甲全部封装于聚酞胺乙中,整个光栅位于乙的中心。封装后,会产生两个反射峰,且这两个峰的压力和温度灵敏度均不相同,从而达到压力和温度的同时测量,解决了测量压力时温度变化带来的不利影响。矩阵法矩阵法Fig.2showstherespectivespectraofthesensingFBGundernostressand1500N.Itisindicatedthatwhenthesensorisstressed,thechirpbandwidthincreases;meanwhile,thecentralwavelengthmovestoshortwavelength,矩阵法Itcanbeconcludedthatthechirpisonlydeterminedbytheaxialstress.Theshiftofcentralwavelengthisdeterminedbybothaxialstressandtemperaturevariation.Thecentralwavelengthchangehasaconstantratiowithappliedstressunderdifferentcircumstancetemperature.矩阵法AnEmbeddedFBGSensorforSimultaneousMeasurementofStressandTemperature（1）文献来源与出处：IEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS,VOL.18,NO.1,JANUARY1,2006（2）文献内容简介：文章提出了一种可以同时测量压力和温度嵌入式光纤布拉格光栅(FBG)传感器，光纤光栅封装在一个锥形聚合物中，当给传感器压力时，光栅呈线性啁啾。外加压力值和温度值可以通过测量啁啾和中央波长来获得。实验结果表明，该传感器的应力敏感度为2.62×10-3nm/N和温度灵敏度为0.108nm/℃。因为光纤光栅受到很好的保护，且无突发的应力应变，所以传感器表现出卓越的可靠性。（3）文献的特色与创新点：1.对同一段光纤光栅的两半进行不用封装，即可以得到两个不同波长的反射峰，通过比较两个反射峰波长的差异，初步断定中心波长的变化是由温度还是应力应变引起的；2.文章采用的聚合物是一种改性丙烯酸酯胶粘剂，聚合物不仅给光纤光栅提供了强有力的保护,也给光纤光栅提供了传感线性应变分布（有效地防止了突发的应力应变），使得传感器更加可靠、更加实用；3.通过实验了解到啁啾现象只与应力应变有关，而中心波长的漂移同时受到温度与应力应变的影响。谢谢！