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基于应变测量中光纤Bragg光栅温度补偿方案设计
论文：基于应变测量中光纤Bragg光栅温度补偿方案设计
摘要：
随着科技的发展，传感器技术的应用越来越广泛，尤其是光纤传感器技术，更是在机械、航空航天、水利、交通等领域得到迅速的推广。在光纤传感中，光纤Bragg光栅传感器因其具有高精度、高灵敏度、抗干扰能力强等特点，在实际应用中受到了广泛的关注。但是，由于温度的影响，在光纤传感应用中，对光纤Bragg光栅传感器的温度补偿研究已经成为研究的一个重要方向。本文着重研究在应变测量中光纤Bragg光栅温度补偿方案设计。
关键词：光纤Bragg光栅传感器；应变测量；温度补偿
Abstract:
Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofsensortechnologyisbecomingmoreandmoreextensive,especiallythefiberopticsensortechnology,whichhasbeenrapidlypromotedinmechanical,aerospace,waterconservancy,transportationandotherfields.Infiberopticsensing,fiberBragggratingsensorshavebeenwidelyconcernedinpracticalapplicationsduetotheirhighprecision,highsensitivity,andstronganti-interferenceability.However,duetotheinfluenceoftemperature,theresearchontemperaturecompensationoffiberBragggratingsensorshasbecomeanimportantdirectioninfiberopticsensingapplications.ThispaperfocusesonthedesignoftemperaturecompensationschemesforfiberBragggratinginstrainmeasurement.
Keywords:FiberBraggGratingSensor;StrainMeasurement;TemperatureCompensation
1.引言
在传感领域，应变测量是一项十分重要的内容，需要准确地获取目标物体的应变变化，而光纤Bragg光栅传感器是目前应变测量中比较成熟的一种光纤传感器。但是，这种传感器的应用过程中受到了许多因素的影响，其中温度就是导致传感器误差的主要因素之一，因此研究温度补偿方案，是解决光纤Bragg光栅传感器在实际应用中受到温度干扰问题的重要方法。
本文主要着重研究在应变测量中光纤Bragg光栅温度补偿方案设计。
2.光纤Bragg光栅传感器原理及应用
光纤Bragg光栅传感器是一种利用光栅反射特性实现应变测量的光纤传感器。其原理是在光纤中引入一定长度的光栅结构，当有光波传输到光栅处时，部分光被分布在光栅内部反射回来，经过光纤在其他方向上传输，最终到达光源端被接收器接收。
当外界应变作用于光纤时，光纤的光程长度发生变化，会导致光栅反射中心发生位移，从而导致反射光谱频率的改变，利用反射光谱变化，可以推算出应变的变化情况。这种传感器具有高精度、高灵敏度、抗干扰能力强等优点，在机械、航空航天、水利、交通等领域得到了广泛的应用。
3.光纤Bragg光栅传感器温度补偿方法
在光纤Bragg光栅传感器的应用过程中，温度变化对其测量精度是一个影响比较大的因素。与一般的传感器相比，由于其抗干扰能力强，不会受到外部光、电磁波等因素的影响，因此在一般的应用条件下，只需要进行温度补偿即可，无需进行其他修正。通常，温度补偿方法主要包括两种：固定点温度补偿法和多点温度补偿法。
3.1固定点温度补偿法
固定点温度补偿法是利用光纤Bragg光栅传感器在参考温度下的反射光谱特征，并以此为基准，对其他温度下的反射光谱进行校正。该方法实现简单，但是适用范围有限，因为仅适用于在一个较小温度范围内测量。
3.2多点温度补偿法
多点温度补偿法是利用光纤Bragg光栅传感器在不同温度下的反射光谱特征，构建出温度与波长之间的关系模型，最终通过模型来进行补偿。该方法可适用于大范围内温度测量，但是实现难度较大，需要建立一定的数学模型，并进行数据处理。
4.设计光纤Bragg光栅传感器温度补偿方案
在本文中，设计的光纤Bragg光栅传感器温度补偿方案主要是基于多点温度补偿法。利用实验测量得到了不同温度下的反射光谱数据，通过对数据进行处理，构建出了温度与波长