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1、深圳万希源光电科技有限公司www.worth- 光纤光栅优缺点光纤光栅优缺点 与普通机械、电子类传感器，光纤传感器具有以下优点： 1 抗电磁干扰：一般电磁辐射的频率比光波低很多，所以在光纤中传输的光信号不受电磁 干扰的影响。 2 电绝缘性能好，安全可靠：光纤本身是由电介质构成的，而且无需电源驱动，因此适宜 于在易燃易爆的油、气、化工生产中使用。 3 难腐蚀，化学性能稳定：由于制作光纤的材料石英具有极高的化学稳定性，因此光纤 传感器适宜于在较恶劣环境中使用。 4 体积小、重量轻，几何形状可塑。 5 传输损耗小：可实现远距离遥控监测。 6 传输容量大：可实现多点分布式测量。 7 测量范围广：可测量
2、温度、压强、应变、应力、流量、流速、电流、电压、液位、液体 浓度、成分等。 8 光栅的长度小，只有毫米级，测量值空间分辨率高。 9 输出线性范围宽，在 10000 微应变范围内波长移动与应变有良好的线性关系，频带宽， 信噪比高。 基于土木工程智能监测的实际需要，对不同传感材料进行定性比较，如表 1 所示： 综合比较这些智能传感元件的各项指标，可以看出光纤传感器是土木工程健康监测的 最佳选择。 与传统的光纤传感器相比， 波长调制型的光纤光栅传感器具有许多光纤传感器所不具有 的独特优点： 1 抗干扰能力强：这一方面是因为普通传输光纤不会影响光波的频率特性（忽略光纤的非 线性效应）；另一方面光纤光栅
3、传感系统从本质上排除了各种光强起伏引起的干扰，例 深圳万希源光电科技有限公司www.worth- 如，光源强度的起伏、光纤微弯效应引起的随机起伏、耦合损耗等都不可能影响信号的 波长特性，因而基于光纤光栅的传感系统具有很高的可靠性和稳定性。 2 光纤光栅传感器是自参考的，可以绝对测量（在对光纤光栅进行定标后），不必如基于 条纹计数的干涉型传感器那样要求初始参考。 3 传感探头结构简单，尺寸小（其外径与光纤本身等同），适于各种场合，尤其是智能材 料和结构。便于埋入复合材料构件及大型建筑物内部，对结构的完整性、安全性、载荷 疲劳、损伤程度等状态进行连续实时监测。 4 便于构成各种形式的光纤传感网络，
4、尤其是采用波分复用（WDM）技术构成分布式光纤 光栅传感器阵列，进行大面积的多点测量。 5 测量结果具有良好的重复性。 6 光栅的写入工艺已比较成熟，便于形成规模生产（商品化）。 光纤传感技术是现代通信的产物， 是随着光纤及通信技术的发展而逐步发展起来的一门 崭新技术。光在传输过程中，光纤易受到外界环境的影响，如温度、压力等，从而导致传输 光的强度、相位、频率、偏振态等光波量发生变化，从而通过监测这些量的变化可以获得相 应的物理量。光纤传感器机理主要包括强度型、干涉型以及布拉格光栅型三种。 三种光纤传感器的定性比较,见表 2。 除了上述优点外，Alavie（1994）等人将布拉格光栅传感器埋入
5、碳纤维复合材料测其应 变的实验表明： 在02000 循环320000次后， 光纤传感器仍没有出现劣化现象； Morey(1996) 通过加速老化试验认为光纤布拉格光栅存活寿命大于 25 年。这些优点是其它传感器无法比 拟的。所以，自从美国的 Morey(1989)等人首次对光纤光栅的应变与温度传感研究以来，世 界各国都对其十分关注并开展了广泛的应用研究，并取得了丰硕的成果，在短短的 10 多年 时间里光纤光栅已成为传感领域发展最快的技术。目前的研究已发展到实际工程应用阶段。 光纤光栅传感器由于具有上述诸多优点， 因而具有广泛应用。 近年来光纤光栅在传感方 面的研究已越来越引起人们的重视。 光纤
6、光栅作为光纤传感器虽然具有许多传统传感器不具备的优点， 但它也为实际的传感 深圳万希源光电科技有限公司www.worth- 系统带来了两个值得研究的问题：其一，光纤光栅是以光栅的波长作为传感媒介，通过波长 漂移来感知外界物理参量的变化； 欲加宽测量范围就必须采用宽带光源， 而欲提高分辨率就 必须压窄反射线宽（这就大大降低了宽光源的功率利用率）,这样就要求在光纤光栅传感应 用系统中， 必须采用宽带大功率光源， 才能提高系统的信噪比， 实现可靠的信号检测； 其二， 对外界物理参量变化的直接表现形式是波长漂移， 所以欲提高检测灵敏度和分辨率就必须采 用高性能的单色仪或光谱仪，这样一来，势必增加整个系统的造价，降低其实用性。这两个 问题在今后光纤光栅传感应用方面将成为重点。 联系人：杨善 电话: 13828888446 Email: salesworth- 地址： 深圳市宝安区宝民一路白金酒店公寓 1114 室 Copyright 2006 深圳万希源光电科技有限公司
