基于差分结构的光纤光栅应变传感器温度补偿

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2017.05.009

山东科学 ›› 2017, Vol. 30 ›› Issue (5): 50-54.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2017.05.009

基于差分结构的光纤光栅应变传感器温度补偿

李振，王纪强* ，赵林，刘统玉

山东省光纤传感技术重点实验室，山东省科学院激光研究所，山东济南 250103

收稿日期:2017-05-05 出版日期:2017-10-20 发布日期:2017-10-20
通信作者: 王纪强（1980—），男，博士，副研究员，研究方向为光纤传感技术在矿山安全、油气储运等领域的应用。E-mail:jiqiang.wang@sdlaser.cn E-mail:jiqiang.wang@sdlaser.cn
作者简介:李振（1989—），男，硕士，助理研究员，研究方向为光线传感器设计。E-mail:zhen.li@sdlaser.cn
基金资助:
山东省科技发展计划（2014GZX201016）

Temperature compensation of fiber Bragg grating strain sensor based on differential structure

LI Zhen, WANG Ji-qiang*, ZHAO Lin, LIU Tong-yu

Shandong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing Technology, Laser Research Institute , Shandong Academy of Sciences, Jinan 250103, China

Received:2017-05-05 Online:2017-10-20 Published:2017-10-20

摘要/Abstract

摘要：

针对基于差分结构的光纤应变传感器传统的温度补偿算法易产生测量误差的问题，本文将封装后的整个敏感结构一体化分析，通过实验标定得到光栅的温度敏感系数，简化了理论推导，并通过了应变实验测试。结果表明，进行温度补偿后，两光栅中心波长差与压强成线性变化，线性系数为0.7 pm/Pa，拟合度为0.999 5，能够有效抑制温度对波长的影响。

关键词: 差分结构, 温度补偿, 光纤光栅, 应变测试

Abstract:

For the differential structure based optical fiber strain sensor, temperature and stress affect two gratings, and there is temperature and strain cross interference. The traditional temperature compensation algorithm does not consider the influence of the thermal expansion of the package structure on the center wavelength of the grating. There are some shortcomings in the theory of the algorithm, which are likely to cause measurement errors in the practical application of the project. In this paper, the sensitivity of the whole structure after encapsulation was analyzed, and the temperature sensitivity coefficient of the gratings was obtained by the experiment. The theoretical deduction was simplified and the strain measurement was carried out. The results show that after temperature compensation, the center wavelength difference between the two gratings is linearly related to the pressure. The linear correlation coefficient is 0.7 pm/Pa with a fit of 0.999 5, which can effectively suppress the effect of temperature on the wavelength.

Key words: temperature compensation, fiber Bragg grating, strain measurement, differential structure

中图分类号:

TN 253

李振，王纪强，赵林，刘统玉. 基于差分结构的光纤光栅应变传感器温度补偿[J]. 山东科学, 2017, 30(5): 50-54.

LI Zhen, WANG Ji-qiang, ZHAO Lin, LIU Tong-yu. Temperature compensation of fiber Bragg grating strain sensor based on differential structure[J]. SHANDONG SCIENCE, 2017, 30(5): 50-54.

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基于差分结构的光纤光栅应变传感器温度补偿

Temperature compensation of fiber Bragg grating strain sensor based on differential structure

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