光纤光栅传感系统是一种利用光纤光栅作为传感元件的监测系统,它主要由以下几个关键部分组成:
宽带光源:
功能:为系统提供光能量,是光纤光栅传感系统的基础。
类型:包括发光二极管(LED)、超辐射二极管(SLD)、掺铒光源(ASE)等。掺铒光源在温度稳定性、功率、带宽和使用寿命方面具有优势,因此被广泛应用于光纤光栅传感系统。
特点:宽带光源应具有带宽宽、平坦性好、功率大、温度稳定性好等特点,以确保系统的稳定性和准确性。
光纤光栅传感器:
功能:利用光源的光波感应外界被测量的信息,如温度、应变等物理量。
类型:包括布拉格光栅(FBG)、长周期光纤光栅(LPG)等。这些光栅通过特定的工艺方法形成,能够对外界物理量的变化产生响应,导致反射或透射光的波长发生变化。
特点:光纤光栅传感器具有体积小、重量轻、不受电磁干扰、灵敏度高、响应速度快、使用寿命长等优点,非常适合在恶劣环境中的长期安全监测。
信号解调系统:
功能:将光纤光栅传感器感应到的外界信息转换为可读的电信号或数字信号。
类型:包括滤波法、干涉法、可调窄带光源法等。滤波法通过滤波器选择特定波长的光信号进行解调;干涉法利用光的干涉原理测量光程差或相位差;可调窄带光源法则通过调节光源的波长来匹配光纤光栅的反射或透射波长。
特点:信号解调系统是光纤光栅传感系统的核心部分,其性能直接影响系统的测量精度和稳定性。
其他辅助部件:
光纤耦合器:用于将光源发出的光信号分配到多个光纤光栅传感器中,或将多个传感器的信号合并传输到信号解调系统。
光隔离器:只允许单向光通过,防止光信号在系统中形成反馈,影响系统稳定性。
光电探测器:将光信号转换为电信号,供信号解调系统处理。
综上所述,光纤光栅传感系统是一个集光源、传感器、信号解调及辅助部件于一体的复杂系统,各部分相互协作,共同实现对外界物理量的高精度测量。