作业帮光纤光栅传感器请相信介绍光纤光栅的传感原理.
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/30 22:24:00
光纤光栅传感器请相信介绍光纤光栅的传感原理.
光纤光栅传感器
请相信介绍光纤光栅的传感原理.
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TGW光纤光栅感温火灾报警系统的原理
光纤光栅是TGW光纤光栅感温火灾报警系统中的核心部件之一,它是利用光纤芯层材料的光敏特性,通过紫外准分子激光器采用掩模曝光的方法使一段光纤约8mm光纤纤芯的折射率发生永久性改变,折射率的改变呈周期性分布,形成布喇格光栅结构,如图1所示.
图1 光纤光栅原理示意图
光纤芯层原来的折射率为n2,被紫外光照射过的部分的折射率变为n2’,折射率的分布周期d就是光纤光栅的栅距；当宽带光通过光纤光栅时,满足布喇格条件的波长被光栅反射回来,其余波长的光透射,反射光波长随光栅栅距d的改变而改变.由于光栅栅距d对环境温度非常敏感,因此,通过检测反射波长的变化可以计算出环境温度的改变量.
反射光波长的改变量通过信号处理器来检测,它是TGW系统中的另外一个核心部件.TGW系统中的信号处理器采用可调法布里－珀罗腔技术进行波长检测.当信号处理器检测到光纤光栅的反射波长出现异常,它会发送报警信号给火灾报警控制器,火灾报警控制器再发出采取措施的信号,如图2所示.
图2 火灾报警信号传输示意图
在传统的光纤光栅系统中,如图3（a）所示,由于光栅的反射光具有一定带宽（其3 dB带宽一般为0.2 nm）,而光纤光栅的复用方式为波分复用,因此,在光源带宽的限制下,传感器探头的复用数量非常有限,一般只有15-30个左右,不能满足隧道的应用需求.
图3（a） 传统复用方法示意图
图3（b） 混合复用方法示意图
武汉理工光科股份有限公司的TGW光纤光栅感温火灾报警系统将传统波分复用技术和全同光纤光栅复用技术结合,使用波分复用与全同光纤光栅混合复用方法,解决了隧道火灾报警的难题.
隧道的火灾监测和报警系统中,按照国家相关规范,要进行防火分区的划分,一般50-100米为一个防火分区,这个区域某个监测点处发生火灾,整个区域的火警系统必须启动.波分复用与全同光纤光栅混合复用的方法如图3（b）所示,系统将隧道分为多个防火分区,不同防火分区以全同光栅的波长1,2…n进行区分,每个区域的长度为50－100米.1,2…n中每一个波长对应的防火分区内有许多监测点,同一防火分区的所有监测点采用全同光栅,通常100米的监测区布设10～15个监测点,这些监测点上的光纤光栅的反射波长都等于该区域的对应波长.如果系统检测到i波长产生了移动,就表明它所监测的防火分区的温度发生了变化,若温度变化超过了设定值,系统就会报警.通过这种混合复用的方法,大大增加了系统的测量距离和测量点数,使之能够应用到长距离的隧道工程中去.