격자 센서의 섬유 격자 센서의 작동 원리

우리는 격자의 브래그 파장 lB가 다음 공식에 의해 결정된다는 것을 알고 있습니다.

lB=2nL ⑴

공식에서 n—유효 굴절 코어 모드의 인덱스 - 격자 기간.

섬유 격자가 위치한 환경의 온도, 응력, 변형률 또는 기타 물리량이 변하면 격자의 주기나 섬유 코어의 굴절률이 바뀌어 파장이 발생하게 됩니다. 반사광의 변화를 물리량으로 측정하여 변화 전과 후의 반사광의 파장 변화를 이용하여 측정하려는 물리량의 변화를 구할 수 있습니다. 예를 들어, 자기장에 의해 유도된 좌우 원편광파의 서로 다른 굴절률 변화를 활용하면 자기장의 직접 측정이 가능합니다. 또한 특정 기술을 통해 응력과 온도를 별도로 동시에 측정할 수도 있습니다. 격자에 특정 기능성 물질(예: 압전 물질)을 코팅함으로써 전기장과 같은 물리량을 간접적으로 측정할 수도 있습니다.

1. 처프 섬유 격자 센서의 작동 원리

위에 소개된 격자 센서 시스템에서는 격자의 기하학적 구조가 균일하여 고정점 측정에 매우 효과적입니다. 이는 단일 매개변수이지만 변형률과 온도를 동시에 측정하거나 격자 길이에 따른 변형률 또는 온도 분포를 측정할 때는 효과가 없습니다. 이때 처프된 섬유 격자 센서를 사용하는 것이 좋은 선택입니다.

처프 섬유 격자는 탁월한 분산 보상 기능으로 인해 높은 비트 통신 시스템에 사용됩니다. 처프된 광섬유 브래그 격자의 작동 원리는 기본적으로 광섬유 브래그 격자 센서의 작동 원리와 동일합니다. 외부 물리량의 영향으로 DIB의 변화 외에도 처프된 광섬유 격자 스펙트럼의 확장도 변경됩니다. 이 유형의 센서는 변형률과 온도가 모두 존재하는 경우에 유용합니다. 변형의 영향으로 인해 처프된 섬유 격자 반사 신호가 넓어지고 피크 파장이 이동하는 반면, 온도 변화는 굴절률(dn/dT)의 온도 의존성으로 인해 무게 중심 위치에만 영향을 미칩니다. . 따라서 스펙트럼 이동과 확장을 동시에 측정하면 변형률과 온도를 동시에 측정할 수 있습니다.

2. 장주기 섬유 격자(LPG) 센서의 작동 원리

장주기 섬유 격자(LPG)의 주기는 일반적으로 수백 마이크론으로 간주되며, 특정 파장에서 감지될 수 있습니다. 광섬유 코어의 빛을 클래딩에 결합하려면 공식은 다음과 같습니다.

li=(n0- niclad)·L ⑵

공식에서 n0 - 섬유 코어의 굴절률, niclad - i차 축대칭 클래딩 모드의 유효 굴절률입니다.

클래딩의 빛은 클래딩/공기 인터페이스의 손실로 인해 빠르게 감쇠되어 일련의 손실 대역이 남습니다. 독립형 LPG는 넓은 파장 범위에 걸쳐 많은 진동을 가질 수 있으며, 진동의 중심 파장은 변형률, 온도 또는 외부 굴절률 변화로 인해 발생하는 코어와 클래딩 간의 굴절률 차이에 의해 주로 결정됩니다. 진동에서 큰 파장 이동이 발생합니다. Dli를 감지하면 외부 물리량의 변화에 ​​대한 정보를 얻을 수 있습니다. 주어진 파장에서 LPG의 첫 번째 진동 대역의 응답은 일반적으로 진폭이 다르므로 다중 매개변수 센서를 구축하는 데 적합합니다.