错位结构LPFG二维弯曲矢量传感器设计与应用

"内置错位结构LPFG二维弯曲矢量传感器" 内置错位结构LPFG二维弯曲矢量传感器是一种创新的光纤传感器设计，由李晓兰和张伟刚等人提出。这种传感器利用高频CO2激光在光纤光栅（LPFG）上创建独特的错位熔接结构，从而能够分辨空间四个方向的二维弯曲矢量。这项技术的核心在于，传感器的纤轴错位方向与激光曝光方向相互垂直，这使得LPFG在1550纳米波段产生的两个谐振峰对不同方向的弯曲极其敏感。 光纤光栅，也称为FBG（Fiber Bragg Grating），是光纤传感领域中的重要组成部分。它们通过在光纤核心内创建周期性折射率变化，形成反射特定波长的光的滤波器。在这种错位熔接结构的LPFG中，当光纤受到弯曲时，两个谐振峰的波长会根据弯曲的方向和曲率发生不同程度的漂移。通过对这两个谐振峰漂移量的差异进行精确测量，以及一个谐振峰的波长值的读取，可以确定弯曲的方向和曲率。 该传感器的曲率灵敏度最高可达到-15.1241纳米/米^-1，这意味着曲率的微小变化都会被显著地体现在谐振峰的波长变化上，提供了高精度的测量能力。这一特性使得它在需要精确监测结构弯曲和变形的应用中具有巨大的潜力，例如在桥梁、管道、航空航天结构健康监测等领域。 关键词：光纤光栅、错位熔接、弯曲测量、矢量传感，这些标签概括了该研究的关键技术点。光纤光栅作为基础元件，通过错位熔接技术增强了其对弯曲的敏感性，实现了矢量传感，即同时检测弯曲的方向和程度。弯曲测量是指对物体或结构的形状变化进行精确测定，而矢量传感则意味着这种测量能提供全面的二维信息。 文章发表在《中国科技论文在线》，并且标记为“首发论文”，表明这是该领域的最新研究成果。作者李晓兰是一位专注于光纤传感器研究的讲师，通信联系人张伟刚则是一位在光纤传感领域有深厚研究的教授。他们所在的机构分别是南开大学现代光学研究所和天津理工大学理学院，这些机构在光纤技术和传感领域有着重要的研究背景和贡献。 内置错位结构LPFG二维弯曲矢量传感器是光纤传感技术的一个重要进展，它通过独特的结构设计提升了弯曲测量的精度和维度，为未来在结构健康监测、工程安全评估等领域的应用提供了新的可能。