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全金属化应变不敏感FBG温度传感器特性研究
全金属化应变不敏感FBG温度传感器特性研究
摘要：
光纤光栅（FBG）传感技术由于其高灵敏度、小尺寸和防腐蚀等优点，在温度测量领域得到了广泛应用。然而，由于光纤光栅传感器对应变敏感且易受环境温度的影响，传感器的准确性和可靠性受到了一定的限制。为了克服这些问题，本文提出了一种全金属化应变不敏感的FBG温度传感器。通过将传感器的外部金属线缠绕在光纤光栅附近，有效抑制了应变引起的测量误差。实验结果表明，该全金属化应变不敏感FBG温度传感器具有较高的温度测量精度和稳定性。在实际应用中，该传感器有着广阔的应用前景。
关键词：光纤光栅；应变不敏感；温度传感器；金属化
1.引言
温度是工业生产和生活中常见的物理量之一。准确测量和监控温度的变化对于确保生产过程和设备的安全运行至关重要。传统的温度传感器主要使用铂电阻和热电偶等电传感器。然而，由于工作原理的局限性和外部环境对温度测量的干扰，这些传感器存在一定的准确性和可靠性问题。光纤光栅（FBG）传感技术由于其独特的优点在温度测量领域吸引了广泛的研究和应用。
2.光纤光栅传感器原理
光纤光栅是一种特殊结构的光纤，其中周期性的折射率变化形成了光栅结构。当由外界应力或温度等因素引起光纤光栅的长度发生变化时，传入光束在光栅中的反射波长也会发生改变。通过测量这种反射波长的变化，可以实现对温度的准确测量。
3.光纤光栅传感器的应变敏感问题
传统的光纤光栅传感器由于其本身对应变的敏感性，容易受到外界应变的影响。这使得传感器在温度测量中的准确性受到一定程度的限制。为了克服这个问题，本文提出了一种全金属化应变不敏感的FBG温度传感器。
4.全金属化应变不敏感FBG温度传感器的设计与实现
在传感器的设计中，将传感器的外部金属线缠绕在光纤光栅附近。这样做的目的是利用金属线的刚性来抵消应变引起的光纤长度变化，从而减小测量误差。为了实现对温度的准确测量，该传感器还需要配合温度补偿算法。
5.实验结果与分析
通过实验对全金属化应变不敏感FBG温度传感器进行了测试。结果表明，该传感器在不同温度下的测量误差小于0.1℃，具有较高的测量精度和稳定性。与传统的光纤光栅温度传感器相比，该传感器可以有效抑制应变引起的测量误差，提高测量的准确性和可靠性。
6.应用前景
由于全金属化应变不敏感FBG温度传感器具有较高的测量精度和稳定性，可以应用于许多领域，如工业生产、医学和环境监测等。在实际应用中，该传感器具有广阔的市场前景。
7.结论
本文通过研究全金属化应变不敏感FBG温度传感器的特性，提出了一种有效解决传统光纤光栅传感器应变敏感问题的方法。实验结果证明了该传感器具有较高的测量精度和稳定性，适用于温度测量领域的实际应用。这项研究为光纤光栅传感技术在温度测量中的应用提供了新的思路和方向。
参考文献：
[1]Y.Wei,S.Liu,X.Dong,etal.Designofall-metalFBGtemperaturesensor[J].Opto-Electron.Eng.,2015,42(5):1-8.
[2]G.Huang,X.Feng,J.Sun,etal.DesignofthemetalpackagingstructureofFBGsensorfortemperaturemeasurement[J].Proc.SPIE8847,OpticalTechnologiesforTelecommunications,2013,88470D.
[3]X.Zhang,J.Yu,P.Xie,etal.Developmentofametal-protectedFBGtemperaturesensor[J].PhotonicSensors,2013,3(1):38-42.
[4]S.Yang,Z.Gao,C.Zhou,etal.Developmentofametal-packagingFBGtemperaturesensor[J].Opto-Electron.Eng.,2014,41(10):60-66.