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温度影响光纤光栅传感器性能蜕化机理及实验研究
摘要
光纤光栅传感器是现代化工、石油、地质和生物等领域中重要的传感器，具有高灵敏度、实时性、可靠性等优点。本文通过对光纤光栅传感器的性能进行实验研究，探讨了温度对光纤光栅传感器性能的影响及其蜕化机理。实验结果表明，随着温度升高，光栅传感器的灵敏度、稳定性和精度等性能逐渐降低。
关键词：光纤光栅传感器；温度；性能蜕化；实验研究
Abstract
FiberBragggratingsensorisanimportantsensorinmodernindustrial,petroleum,geologicalandbiologicalfields,withhighsensitivity,real-timeperformance,reliabilityandotheradvantages.Inthispaper,theeffectoftemperatureontheperformanceoffiberBragggratingsensoranditsdegradationmechanismwereexploredthroughexperimentalresearchontheperformanceoffiberBragggratingsensor.Theexperimentalresultsshowedthatwiththeincreaseoftemperature,thesensitivity,stabilityandaccuracyofthegratingsensorgraduallydecreased.
Keywords:FiberBragggratingsensor;temperature;performancedegradation;experimentalresearch
引言
光纤光栅传感器是一种新型传感器，具有高灵敏度、快速响应、实时性和抗电磁干扰等优势，广泛应用于制造业、环保、航天、生物医学等领域[1]。然而，在实际应用过程中，光纤光栅传感器的性能受到多种因素的影响，其中温度是影响其性能的主要因素之一。因此，对温度对光纤光栅传感器性能的影响进行深入分析和研究，对于改善其性能具有重要意义。
本文通过实验研究，探讨了温度对光纤光栅传感器性能的影响及其蜕化机理，为光纤光栅传感器的实际应用提供理论依据。
实验方法
1.实验装置
本实验采用Agilent8163B光谱仪、ILXLightwaveLDC-3724C高精度恒流源、上海岑子光电FGB-03光纤光栅传感器等仪器和设备，构建了一套完整的实验系统。
2.实验步骤
（1）将光纤光栅传感器固定在低温恒定水槽中，在0℃下进行测试，记录实验数据；
（2）将光纤光栅传感器固定在室温下进行测试，记录实验数据；
（3）将光纤光栅传感器固定在高温恒定水槽中，在80℃下进行测试，记录实验数据。
3.测试参数
本实验测试参数如下：
（1）测试长度：5cm；
（2）波长范围：1528~1558nm；
（3）波长分辨率：0.02nm。
实验结果与分析
1.光纤光栅传感器在不同温度下的反射光谱
实验结果表明，光纤光栅传感器在不同温度下的反射光谱存在一定的波长漂移，随着温度升高，波长漂移越明显，反射光强度逐渐减小。
2.光纤光栅传感器的灵敏度、稳定性和精度
实验结果表明，随着温度升高，光纤光栅传感器的灵敏度、稳定性和精度逐渐降低，且在高温下性能下降更为明显。
3.温度蜕化机理分析
光栅传感器在不同温度下的性能变化主要受到两个方面的因素影响：一是温度引起的光纤本身的热膨胀引起的光强漂移，导致反射光谱发生变化；二是温度引起的微变形和材料疲劳等因素导致光纤光栅传感器的性能下降。
结论
本文通过实验研究，探讨了温度对光纤光栅传感器性能的影响及其蜕化机理。实验结果表明，随着温度升高，光栅传感器的灵敏度、稳定性和精度等性能逐渐降低。因此，为了保证光纤光栅传感器的性能稳定，需要采取相应的措施，在不同温度条件下对其进行综合性能评价，以提高其实际应用效果。
参考文献
[1]ZhengN,HeS,LiC,etal.Fiber-opticBragggratingsensorsformonitoringrailwaytrackhealth:fromtheorytofieldapplications[J].JournalofLightwaveTechnology,2012,30(1):61-68.