一种用于人体测温的高精度FBG传感器

设计并制作出一种用于人体测温的高精度光纤布喇格光栅(FBG)传感器,介绍了FBG温度传感的原理,描述了该传感器的性能。为测试不同封装材料和形式对FBG传感精度的影响,另外制作了3种FBG温度传感器,并进行了对比试验。

一种新型的基片式高灵敏度FBG温度传感器

光纤布喇格光栅(FBG)是一种新型的光学无源器件,广泛用于传感测量领域。由于裸FBG灵敏度很低,需对其进行增敏封装处理。对此进行深入研究,提出了一种新型的高灵敏度FBG温度传感器。该传感器采用铝-超殷钢基片进行封装,即将热膨胀系数不同的铝和超殷钢作为基底材料,并设计成过渡配合结构。当铝片受热形变时,两者之间形成挤压力,该挤压力带动铝向纵向两端延伸,FBG所受应变增大,灵敏度得到提高。通过水浴加热实验对其进行验证,结果表明:该传感器的灵敏度系数得到较大提高,达到34.3pm/℃,是裸FBG的2.9倍,比常规铝片封装的FBG温度传感器提高了9.7pm/℃。

凹槽内嵌式封装光纤光栅应变传感器的温度特性

内嵌预压式封装解决了光纤光栅传感器存活率低、监测量程不足等问题,实现了光纤光栅传感器对钢绞线应变的实时健康监测。光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器主要受轴向应变和温度特性影响,为保证其内嵌封装后对钢绞线应变监测的可靠性,以温度为变化参数对其进行水浴恒温试验,对比分析在5~100℃过程中FBG传感器内嵌式封装前后中心波长变化。试验结果表明:FBG的中心波长随温度升高呈线性增长,与初始波长无关;在钢绞线中心丝凹槽封装裸FBG后,温度灵敏度增大了1倍;当钢绞线使用环境温差达到30℃,温度的交叉影响可使FBG传感器的应变测量误差达到7.6%以上,且钢绞线应变越小误差越大;应在钢绞线中心丝不受力部位串联封装1个FBG传感器,以实现温度补偿减少误差。试验结束后,FBG传感器封装完好,所测试验数据仍具有良好的线性度和重复率,对温度有较好的适应性,为自感知钢绞线的工程应用提供了可靠依据。