光纖光柵傳感技術(shù)百科 - 光纖光柵FAQ問題 - 光纖光柵傳感器FAQ - 光纖光柵解調(diào)儀FAQ - FBG常見應(yīng)用問題解析
光纖光柵的固有缺點，光纖光柵傳感器封裝難點，光纖光柵溫度補償原理
北京大成永盛科技有限公司是專業(yè)的高準確度光纖光柵溫度傳感器廠家，提供高準確的光纖光柵溫度傳感器測溫準確原理、溫度補償原理、測溫不準確解決方案等信息；高準確度光纖光柵溫度傳感器品牌為“北諾、OFSCN、毛細、PEINO”等。
本文從原理上分析了光纖光柵（FBG）的固有缺點，由此造成了光纖光柵傳感器封裝時的技術(shù)難點，同時給出了準確的光纖光柵溫度傳感器（布拉格光纖光柵溫度計），并提出了北京大成永盛科技有限公司針對光纖光柵應(yīng)力傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度補償解決方案，也提及了光纖光柵串（FBGs）和串式光纖光柵傳感器。
在上一篇《光纖光柵和光纖光柵傳感器基本原理之二，F(xiàn)BG傳感原理》文章中，我們了解到，光纖光柵（FBG）能夠直接測量的基本物理量包括了應(yīng)力、應(yīng)變、溫度，其根本原因在于光纖光柵（FBG）中的光柵柵距（光柵周期）和三個基本物理參量有直接的聯(lián)系，分別是力（拉力壓力）、長度（變長變短）和溫度（受熱遇冷）。其中力的變化和溫度變化都是屬于原因，而長度變化屬于結(jié)果（光纖光柵示意詳見下圖1）。
 |
|
圖1 |
以上結(jié)論構(gòu)成了光纖光柵（FBG）和光纖光柵傳感器（FBG?sensor）進行傳感的理論基礎(chǔ)，但也帶來了一個新的挑戰(zhàn)或者說技術(shù)難點（其根本原因也即光纖光柵的固有缺點）。
?
一、光纖光柵的缺點（FBG），光纖光柵傳感器的封裝難點（FBG?sensor）
擺在人們面前的問題在于，當你使用布拉格光纖光柵（FBG）和光纖光柵傳感器（FBG?sensor）進行傳感檢測時，你發(fā)現(xiàn)你所檢測到的反射光波長發(fā)生了變化（對應(yīng)了光柵柵距的變化），你如何確定這種變化是由于力的變化引起的，還是由于溫度的變化引起的？
這個問題不解決，你就沒有辦法確定你所生產(chǎn)的產(chǎn)品是哪一種光纖光柵傳感器（光纖光柵溫度傳感器？光纖光柵應(yīng)力傳感器？還是光纖光柵應(yīng)變傳感器？），也沒有辦法確定你的光纖光柵傳感器在測量時是準確的。
二、先有一根測溫準確的光纖光柵溫度傳感器
我們很感謝這個偉大的時代，北京大成永盛科技有限公司很幸運地站在多個行業(yè)內(nèi)巨人的肩上，創(chuàng)造性地把現(xiàn)代冶金制管行業(yè)與光纖光柵傳感行業(yè)相結(jié)合，推出了自己的解決方案，解決了光纖布拉格光柵（FBG）和光纖光柵傳感器（FBG?sensor）中溫度和應(yīng)力、應(yīng)變分離的難題，所形成的產(chǎn)品就是北諾?毛細?系列光纖光柵傳感器（光纖光柵傳感器的封裝結(jié)構(gòu)詳見圖2、圖3）。
 |
|
圖2 |
 |
|
圖3 |
上圖2即為北京大成永盛科技有限公司生產(chǎn)的北諾?毛細?無縫鋼管光纖光柵溫度傳感器（01型），我們可以負責任地告訴大家，該款光纖光柵溫度傳感器從原理到實測結(jié)果均完美地實現(xiàn)了溫度和應(yīng)力應(yīng)變的分離（其原理及實驗證明我們將在后續(xù)文章中陸續(xù)給出）。
同時該款產(chǎn)品具有靈敏度高、熱傳導(dǎo)快、準確度好以及體積小、重量輕、高抗拉、高抗壓、耐高溫、耐腐蝕、防水防潮、無可燃物等特點，是一款創(chuàng)新型的布拉格光纖光柵溫度傳感器。借助于這款產(chǎn)品，我們希望，大成永盛能夠幫助整個光纖光柵傳感行業(yè)向前邁進一小步，實現(xiàn)整個行業(yè)的進一步發(fā)展。
三、光纖光柵應(yīng)力傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度補償原理圖
上圖3為北京大成永盛科技有限公司生產(chǎn)的北諾?毛細?無縫鋼管光纖光柵應(yīng)力應(yīng)變傳感器（02型），該款產(chǎn)品雖然未能單獨實現(xiàn)溫度和應(yīng)力應(yīng)變的分離，但是卻可以通過和北諾?毛細?無縫鋼管光纖光柵溫度傳感器（01型）配套使用解決溫度和應(yīng)力應(yīng)變分離的難題，原理如下圖4所示。
 |
|
圖4 |
?
四、光纖光柵串（FBGs）和串式光纖光柵傳感器的概念
為了更好的理解上面這一張圖，我們首先要補充一個光纖光柵（FBG）的基本知識：光纖光柵傳感器使用靈活的一個表現(xiàn)就是可以實現(xiàn)多點傳感，理論上我們可以在一根傳感器里刻寫無數(shù)個不同波長的光纖光柵（FBG），實現(xiàn)對同一或多個物理參量的分布式檢測（產(chǎn)品對應(yīng)為北諾?毛細?準分布式光纖光柵傳感器）。
具體例子詳見下圖5，該圖所示光纖刻寫了9個不同波長的光纖光柵串（FBGs），能夠?qū)崿F(xiàn)9個點的同時測量。
 |
|
圖5 |
 |
|
圖6 |
?
五、光纖光柵傳感器的溫度補償
接著返回上圖4的例子。我們使用了兩根北諾?毛細?無縫鋼管光纖光柵傳感器，傳感器1和傳感器2，兩根傳感器具有不同的波長。
傳感器1對于溫度和應(yīng)力應(yīng)變都敏感，傳感器2只對溫度敏感，他們處于同一環(huán)境，有相同的溫度。對于傳感器1來說，它的波長變化里既包括了溫度的影響，又包括了應(yīng)力、應(yīng)變的影響，但是此時我們已經(jīng)知道了它的溫度（準確溫度來自于傳感器2），我們就可以扣除溫度對它波長變化的影響，只剩下應(yīng)力、應(yīng)變的影響（計算原理詳見公式：ΔλＢ ＝λＢ（１－Ｐｅ）Δε＋λＢ（αｆ－ξ）ΔＴ）。
此時在這個傳感器套裝里，它就是一根測試準確的光纖光柵應(yīng)力傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器（這一計算過程被稱為光纖光柵傳感器的溫度補償）。
北諾?毛細?無縫鋼管光纖光柵溫度傳感器同樣能夠?qū)τ谄渌T如光纖光柵振動傳感器、光纖光柵形狀傳感器、光纖光柵氣體傳感器、光纖光柵壓力傳感器等進行溫度補償。
由以上論述可知，北京大成永盛科技有限公司所生產(chǎn)的北諾?毛細?系列無縫鋼管光纖光柵傳感器，確實實現(xiàn)了溫度和應(yīng)力應(yīng)變的分離，克服了光纖光柵的固有缺點。其核心在于，北諾?毛細?無縫鋼管光纖光柵溫度傳感器測溫準確，不受應(yīng)力應(yīng)變的影響。大成永盛靠什么做到這一點？其原理和奧秘我們將在下一篇文章中開始揭示，敬請期待！
我們的理念是：“北諾?，讓光纖不脆弱！”
聲明：本公司系列產(chǎn)品多包含了包括商標和專利在內(nèi)的多項知識產(chǎn)權(quán)，為推動行業(yè)發(fā)展和技術(shù)進步，北諾?毛細?系列無縫鋼管光纖光柵傳感器產(chǎn)品價格適中，鼓勵大家正規(guī)渠道購買。未經(jīng)授權(quán)，請勿仿制！