光纤布拉格光栅与法布里-珀罗干涉仪集成传感器：应变温度监测

"非本征型法布里-珀罗干涉仪光纤布拉格光栅应变温度传感器及其应用" 本文详细介绍了非本征型法布里-珀罗干涉仪（extrinsic Fabry-Perot Interferometer, EFPI）与光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）集成的复用传感器，该传感器用于同时监测应变和温度，特别适用于复合材料等领域的结构健康监测。传感器的结构主要包括光纤布拉格光栅和非本征型法布里-珀罗干涉仪两部分，这两者结合可以有效地解决温度和应变的分离问题，提高测量精度。 光纤布拉格光栅是一种特殊的光纤元件，其工作原理是利用光的布拉格反射，即当入射光的波长与光栅的反射波长相匹配时，光被反射，而其他波长的光则透射过去。这种特性使得FBG能够对特定波长的光进行选择性反射，从而实现对环境变化（如温度和应变）的敏感响应。 非本征型法布里-珀罗干涉仪则是由两面反射镜形成的干涉系统，当环境变化导致腔长变化时，干涉条纹会发生移动，从而可以探测到微小的物理量变化。在本文中，EFPI与FBG集成在同一光纤中，形成了一个复合传感器。当环境温度改变或结构受到应变时，两者会分别产生不同的响应，通过解析这些响应，可以实现温度和应变的同时测量。 在实际应用中，作者们注意到FBG的反射谱与EFPI的干涉谱之间存在串扰现象，这可能会影响测量精度。为了解决这个问题，他们采用了3dB带宽平均波长法，通过分析干涉谱的3dB带宽来确定平均波长，从而有效降低了串扰，提高了测量的准确性。实验结果显示，该传感器的温度测量精度达到±1℃，应变测量精度达到±20 με，这样的性能满足了实际应用的需求。 此外，该传感器还被应用于三维编织复合材料的应变和温度监测，进一步验证了其在复杂环境下的可靠性和稳定性。这种传感器对于大型结构、航空航天设备以及军事产品的健康监测具有重要意义，能够实时监控材料的状态，预防潜在的安全风险，降低维护成本。 非本征型法布里-珀罗干涉仪光纤布拉格光栅传感器的集成设计为同时监测应变和温度提供了一种高效解决方案。通过优化数据处理技术，可以显著提高测量精度，使得这种传感器在多种领域有着广泛的应用前景。