光纤光栅传感器：应变-温度测量的进展与应用

"光纤光栅应变-温度传感器的原理及进展" 本文主要探讨了光纤光栅在应变-温度传感领域的应用，详细阐述了其工作原理和发展历程，并列举了近年来的一些重要实验案例。光纤光栅，全称为光纤布拉格光栅（FBG），因其在无源光学器件中的广泛应用而备受关注。随着光栅制造技术的进步，光纤光栅传感器在各种环境监测和工程领域中展现出巨大的潜力。 光纤光栅传感器的核心原理基于光的布拉格反射。当光进入光纤光栅时，特定波长的光会在光栅内部发生反射，形成一个固定的光谱特征，即所谓的“光栅波长”。这个波长与光纤光栅的物理特性，如长度和周期，紧密相关。当外部环境如应变或温度变化时，光栅的物理结构会相应改变，导致反射波长的移动。这种移动可以精确地转化为应变或温度的数值，从而实现高精度的测量。 在应变-温度双参量传感方面，光纤光栅传感器能够同时感知这两个参数，这是因为应变和温度对光栅的影响通常是相互独立的。通过设计特殊的光栅结构或采用多光栅系统，可以区分这两种效应，实现同时测量。近年来，一些实验展示了这种能力，例如利用分布式反馈光纤光栅（DFB-FBG）或者啁啾光纤光栅（Chirped FBG）来区分应变和温度的变化，这些技术在桥梁监测、管道安全、飞机结构健康检测等方面具有重要意义。 此外，光纤光栅传感器的其他优势还包括其抗电磁干扰的能力，这使得它在电力系统或高电磁环境中的应用成为可能。同时，由于光纤材料的化学稳定性，它们在腐蚀性环境中也能保持稳定性能。复用能力也是光纤光栅传感器的一个亮点，多个光栅可以在同一根光纤上制作，实现空间分复用，大大提高了传感器网络的密度和数据获取能力。 光纤光栅应变-温度传感器凭借其独特的优点和不断发展的技术，在多个领域中逐渐替代传统的传感器，成为现代监测技术的重要组成部分。未来，随着技术的进一步发展，这类传感器的应用范围将更加广泛，对于提升基础设施的安全性和效率，以及在科学研究和工业控制等领域的贡献将越来越大。