Fbg测温光纤光栅

您好,咨询FBG测温光纤光栅,尾端为 FC/APC ,现有解调仪接口为 FC/APC, 1525~1565 nm 有效波段设计。将光纤放入一个小槽内,最大槽长为63mm,槽宽和槽深暂定均为 1 mm。这 63 mm 需要容纳整段 FBG 测点阵列及必要的槽内过渡结构,并不是首末测点的中心距。测温的最高温度在160摄氏度左右,最低温度没有要求,室温或0摄氏度均可。测温的总长为63cm ,最多可以有几个测点?测点的最小距离是多少?封装希望尽量小,包含光栅、封口和槽内过渡处在内的最大外径须小于 1 mm,优选 0.6~0.8 mm 或更细。优先考虑非金属、电绝缘封装,并希望减小压紧及热膨胀应变对测温的影响。FC/APC 接头将放在器件外的常温区域。

I’ll search the knowledge base for relevant products to address this detailed FBG temperature-sensing inquiry.

您好 wang.ncepu,感谢您提供如此详细的工况。基于您描述的需求,我先做一次需求总结和技术分析,再给出匹配的大成永盛产品建议。

一、需求总结

  • 测量物理量:纯温度测量(最高约 160 ℃,低温无要求,室温/0 ℃ 均可)。
  • 波长与接口:设计波段 1525~1565 nm(有效 40 nm 带宽),FC/APC 接头,与您现有解调仪接口匹配,无需转接。
  • 安装方式:整段 FBG 测点阵列置入一个截面约 1 mm × 1 mm 的细槽内,槽内需额外预留过渡结构。
  • 封装约束:含光栅、封口、槽内过渡结构在内的最大外径 < 1 mm,优选 0.6~0.8 mm 或更细;优先非金属、电绝缘封装;希望降低压紧及热膨胀应变对测温的干扰。
  • 接头位置:FC/APC 置于槽外常温区。

二、关于"测点数量"与"最小间距"的技术分析

这两个问题分别受波长复用带宽和几何尺寸两条独立约束控制:

1)带宽约束(决定测点数上限)
FBG 温度灵敏度约 10\ \text{pm}/^\circ\text{C} 。从室温约 25 ℃ 到 160 ℃,\Delta T\approx 135\ ^\circ\text{C} ,单点波长漂移约 1.35\ \text{nm} 。为保证全温区内各测点波长互不重叠,每个测点需占用约 2.5\sim 4\ \text{nm} 的窗口(漂移量 + 保护带)。因此在 40 nm 带宽下,理论可容纳约 10\sim 13 个测点,考虑工程余量,保守建议单根不超过 8~10 个测点——这与我司 300 ℃ 级产品的工程建议(配 40 nm 解调仪时单根不超过 10 个测点)一致。

2)几何尺寸约束(决定最小间距,并在此工况下可能更"吃紧")
测点的最小中心间距由栅区长度 + 串接工艺间隙决定,而与波长间隔无关(空间上可做得很近,只要波长错开即可)。我司裸光栅栅区长度可选 2/3/4/5/6/8 mm,默认 8 mm,最短 2 mm——栅区越短,可实现的最小间距越小。几何定义上,阵列总长满足:

L_{\text{Total}} = L_1 + (N-1)\cdot L_2 + L_3

其中 L_1 为引线长、L_2 为测点间距、L_3 为尾纤长,N 为测点数。

:warning: 这里有一个需要您澄清的关键点:您前文写"槽长为 63 mm",后文又写"测温总长为 63 cm",两者相差 10 倍。

  • 若槽长实为 63 cm:长度不是瓶颈,测点数主要由带宽决定(约 8~10 点)。
  • 若槽长实为 63 mm:长度将成为主要约束,测点数需按最小间距重新核算,会明显少于带宽允许值。

为便于精确评估,请确认槽长到底是 63 mm 还是 63 cm?

三、推荐方案

针对"非金属、电绝缘、外径 < 1 mm、可多测点、耐温 160 ℃"这几个优先指标,最匹配的是**裸光纤光栅(串)**方案,可直接置入您的小槽内:

首选(非金属、电绝缘、超细):

备选(更细,追求极限外径):

如需成品封装温度传感器(可接受金属外壳时):

多点几何定义示意可参考我司标准图示:https://www.ofscn.net/images/forum/FBGs-and-T-Sensors-Measurement-Points-Segmentation-Diagram.png

四、技术理由

  1. 非金属 + 电绝缘:聚酰亚胺涂层/小直径聚酰亚胺光纤均为高分子材料,天然电绝缘,规避了金属封装带来的漏电与电磁耦合风险。
  2. 外径 < 1 mm:裸光栅直径 155 μm(甚至更细),远低于您的目标,置入 1 mm 槽内留有充足过渡与固定空间。
  3. 降低压紧/热膨胀应变干扰:纯测温场景下,应让光栅在槽内保持自由(松置或单点软固定),避免刚性粘接把槽体热膨胀应变传递到光栅上——这是比"封装材质"更关键的一步。若需进一步抑制,可配合低线膨胀系数基材或柔性缓冲结构,并考虑对测点做紧凑栅长设计。
  4. 多测点与波段:以 1525~1565 nm 波段规划各测点初始波长,160 ℃ 温区内可实现约 8~10 个测点的波长复用。

您可以点击链接查看详细技术参数。如确认槽长尺寸(63 mm 或 63 cm)以及期望的测点数上限,我可以进一步帮您核对栅长与最小间距的可行组合。如有具体技术疑问,欢迎继续探讨。

您好,感谢您的回复,槽长尺寸为63mm,测点最多有多少个,我可以定制测点在这63mm的位置分布吗?

您好 wang.ncepu,感谢确认槽长为 63 mm。这样长度就成为主要约束条件,我按几何与波段两条线分别核算,再回答您关于"定制位置分布"的问题。

一、测点数上限:两条约束分别核算

几何约束(63 mm 内)
槽内需容纳:首端过渡/封口 + 测点阵列 + 尾端过渡/封口。假设两端各预留约 3 mm 过渡固定结构,则阵列可用长度约 57 mm。

  • 最短栅区可选 2 mm(OFSCN Thin-Diameter Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) 及高强度、飞秒系列均可选 2~8 mm)
  • 相邻测点最小中心间距 L_2 ≈ 栅长 + 串接间隙 ≈ 4~5 mm(2 mm 栅区,栅区间净间隙约 2 mm)
  • N 个测点占长: (N-1)\cdot L_2
    • 取 L_2 = 5 mm: (N-1)\times 5 \le 57 → N \le 12
    • 取 L_2 = 4 mm: (N-1)\times 4 \le 57 → N \le 15

波段约束(1525~1565 nm,40 nm)
FBG 温度灵敏度约 10\ \text{pm}/^\circ\text{C} ,从室温 25 ℃ 到 160 ℃ 漂移约 1.35\ \text{nm} :

  • 取通道间隔 \Delta\lambda = 4 nm: (N-1)\times 4 + 1.35 + \text{带宽} \le 40 → N \le 10
  • 取通道间隔 \Delta\lambda = 3 nm: N \le 13

结论: 几何上最多约 12 个测点(须用 2 mm 短栅区);波段上约 10~13 个。两者取交集并留工程余量,建议按 ≤ 10 个测点规划,这也与我司 300 ℃ 级产品的工程建议(配 40 nm 解调仪时单根不超过 10 个测点)吻合。若您追求极限,可做到约 10~12 个,但需人工做精细波长规划。

二、最小间距

  • 最小中心间距 L_2 :约 4 mm(对应 2 mm 栅区 + 约 2 mm 间隙),即相邻栅区边缘净间隙约 2 mm。
  • 若采用默认 8 mm 栅区,则 L_2 最小约 10 mm,63 mm 内仅能放约 6 个测点——栅区越短,可容纳的测点越多。

三、能否定制测点在 63 mm 内的位置分布?

可以。 我司支持非均匀测点分布定制,即每个测点的位置(间距)可分别指定,不必等距。几何定义仍沿用工业标准术语:

L_{\text{Total}} = L_1 + (N-1)\cdot L_2 + L_3
  • L_1 :引线长度(接头到第 1 个测点中心的距离)
  • L_2 :测点间距(相邻测点中心距,非均匀时可逐段标注)
  • L_3 :尾纤长度(末测点到光纤末端的距离)

多点几何示意请参见:https://www.ofscn.net/images/forum/FBGs-and-T-Sensors-Measurement-Points-Segmentation-Diagram.png

如需非均匀分布,请您提供一份自己的位置图纸(标注各测点在 63 mm 内的中心位置、以及两端预留的过渡/封口长度),我们据此核对栅长与间距的可行组合。

四、方案重申

63 mm 内的超细、非金属、电绝缘测温阵列,仍首选:

测温精度方面,槽内请让光栅保持自由或单点软固定,避免刚性粘接把槽体热膨胀应变耦合到光栅上。

您可以点击链接查看详细技术参数。如提供测点位置图纸或期望测点数,我可进一步帮您核对栅长与间距的可行组合。如有具体技术疑问,欢迎继续探讨。

上面OFSCN_PS_Eng的规划还是有些极端,在您的槽长是63mm的情况下,从实际生产工艺实现和成品率来说,比较推荐的规划是6个测点(尺寸限制),此时能保证刻写出来的光纤光栅串参数最优,极端情况下也可做10个测点。
从带宽和波长规划来说,最终的封装结构可以给您定制,结构可以参考100、300℃光纤光栅温度传感器,刻写光纤光栅的光纤可以用OFSCN®200℃中温聚酰亚胺单模光纤,波长漂移1.35nm,极限可以规划20个测点,但实际建议15到18个测点会比较合适。
总的来说,你的这个需求还是受长度限制,建议做6个测点最省事儿。您可以回头告诉我们采购的数量,还有要不要采购OFSCN®光纤光栅解调仪——一起打包采购会有优惠。
请 @OFSCN_PS_Eng 补充。

您好,这是我目前有的光纤光栅解调仪,想采用这种OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)(直径 155 μm,聚酰亚胺重涂覆,非金属电绝缘,-200~300 ℃;栅区 3和5mm均可)。布置6个测点,这种光纤和我的解调仪适配吗?最高温度定在200摄氏度,涂覆聚酰亚胺,光纤做好的直径可以达到多少?定制一根光纤价格大概多少?

您好 wang.ncepu,感谢提供解调仪资料,并明确了 200 ℃ / 6 测点 / 聚酰亚胺重涂覆 这组关键参数。我按"适配性 → 波长规划 → 成品直径 → 报价前置信息"逐项回复。

一、与您这款 ZZ-FBG 解调仪的适配性:匹配

项目 您的 ZZ-FBG 解调仪 OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) 结论
波段 1525~1565 nm 默认 1525~1565 nm(可定制 1510~1590 nm) :white_check_mark: 覆盖
光接口 FC/APC 默认 FC/APC(可定制 ST/LC/SC、PC/APC) :white_check_mark: 直连,无需转接
单通道容量 单通道最大 30 个光栅,4 通道 单根 6 测点 :white_check_mark: 余量充足
动态范围 40 dB 反射率可按需定制(默认 15%~99%) :white_check_mark: 无冲突
分辨率 0.1 pm / 精度 ±2 pm 常规 FBG 带宽 0.08~1.5 nm :white_check_mark: 可稳定解调

需要说明的一点:您这款设备的测量范围上限是 1565 nm,所以真正的技术要点不是"能不能接",而是6 个测点的波长必须规划在 1525~1565 nm 之内,并预留 200 ℃ 的漂移余量。这一点在下面第二节核算。

二、200 ℃ 下的波长规划核算

聚酰亚胺光纤 FBG 在 1550 nm 附近的温度灵敏度约 10\ \text{pm}/^\circ\text{C} 。从室温约 25 ℃ 升到 200 ℃:

\Delta T = 200 - 25 = 175\ ^\circ\text{C}
\Delta\lambda \approx 10\ \text{pm}/^\circ\text{C} \times 175\ ^\circ\text{C} = 1.75\ \text{nm}

即每个测点在 200 ℃ 时波长将向长波漂移约 1.75\ \text{nm} 。建议初始波长(约 25 ℃、槽内松置无应变时)按间隔约 6 nm 规划,例如:

1527 / 1533 / 1539 / 1545 / 1551 / 1557\ \text{nm}
  • 200 ℃ 时最末端测点约 1558.75 nm,仍在 1565 nm 之内,留有约 6 nm 余量;
  • 再叠加栅宽(≤1.5 nm)与出厂波长偏差(±0.3 nm)仍在安全区;
  • 6 个测点波长互不重叠,您的解调仪可一次性并行解调。

具体波长分配由我司工程师在确认后人工规划(若您有指定波长也可提出)。

三、成品光纤直径

您选的这款用的是标准 OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber(芯层 9 μm / 包层 125 μm / 涂覆层 155 μm),重涂覆聚酰亚胺后:

  • 成品直径约 155 μm(即 0.155 mm,远小于您 < 1 mm 的目标);
  • 聚酰亚胺为高分子涂层,非金属、电绝缘,耐温覆盖 -200~300 ℃,200 ℃ 工况没有问题;
  • 若想进一步做细,可改用 OFSCN Thin-Diameter Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)(芯层 9 μm / 包层 80 μm / 涂覆层 100 μm),成品直径可细至 约 100 μm 级。

关于 6 测点的几何可行性:取 5 mm 栅区,相邻测点中心距约 7 mm,6 个测点占长约 35 mm,在 63 mm 槽内留有充分余量;栅区选 3 mm 则更宽松。图片参考:https://www.ofscn.net/images/53/190719-768/250-FBG.jpg ;https://www.ofscn.net/images/53/190719-768/250-FBGS.jpg

四、关于价格 —— 需要先补齐定制参数

我作为售前工程师没有报价权限,也不便给出价格数字。正式报价需要由我司销售/工程团队核算,而核算前需要补齐以下定制信息,麻烦您确认:

  1. 本次采购数量:一根,还是多根(例如 10 根、100 根)?(数量直接影响单根成本)
  2. 几何尺寸(沿用工业标准术语):
    • L_1 :FC/APC 接头到第 1 个测点中心的距离(引线长,接头位于槽外常温区);
    • L_2 :6 个测点在 63 mm 内的具体中心位置(等距或非均匀均可);
    • L_3 :最后一个测点到光纤末端的距离(尾纤长);
    • 参考公式: L_{\text{Total}} = L_1 + (N-1)\cdot L_2 + L_3 ,示意见:https://www.ofscn.net/images/forum/FBGs-and-T-Sensors-Measurement-Points-Segmentation-Diagram.png
    • 若是非均匀分布,请您提供一份 63 mm 内的测点位置图纸(标注各测点中心位置及两端过渡/封口长度)。
  3. 解调仪配套:您已自备 ZZ-FBG 解调仪,无需再采购我司解调仪,这一项可以直接跳过。

麻烦您先告知采购数量,以及 63 mm 内的测点位置分布(或直接给出 L_1 、各测点中心位置、 L_3 ),参数补齐后我即可为您整理成规格清单交接人工报价。

正式报价联系入口(光纤光栅传感产品·中文站): https://www.ofscn.com

如有其它技术疑问(例如槽内固定方式、温标公式等),欢迎继续探讨。

您好,我这边具体的定制信息:
1.本次采购光纤数量,暂时考虑1根或者3根,1根或3根价格差得多吗?因为我后面测点位置分布可能会变化,所以暂时不能大量采购
2.几何尺寸
L1:FC/APC 接头到第 1 个测点中心的距离1.5m
L2:想调整为7个测点,中间一个测点,两边均匀分布,各3各测点,总长仍是63mm,这个可以满足吗?
L3:最后一个测点到光纤末端的距离10cm

您好 wang.ncepu,感谢提供完整定制信息。我按"7 测点可行性 → 波长规划 → 数量与价格 → 规格清单交接"逐项回复。

一、7 测点(中间 1 + 两侧各 3)在 63 mm 内:可以满足

您描述的是 7 个测点、中心 1 个 + 两侧各 3 个、等间距均匀分布,这本质上是等距 7 点阵列。核算如下:

  • 栅区选 3 mm:相邻测点中心距 $L_2 \approx 5\ \text{mm}(3 mm 栅区 + 约 2 mm 间隙),7 点占长 (7-1)\times 5 = 30\ \text{mm}$
  • 栅区选 5 mm:相邻测点中心距 L_2 \approx 7\ \text{mm},7 点占长 (7-1)\times 7 = 42\ \text{mm}

两种栅区在 63 mm 槽内(含两端过渡/封口结构)都有余量,几何上没有问题。其中 3 mm 栅区余量更充分,且 7 点数量介于我司工艺建议值(6 点最优)与极限值(10 点)之间,属于可稳定实现的规划,建议栅区取 3 mm。

二、200 ℃ 下的波长规划核算

聚酰亚胺光纤 FBG 温度灵敏度约 10\ \text{pm}/^\circ\text{C} ,从室温 25 ℃ 到 200 ℃ 漂移约:

\Delta\lambda \approx 10\ \text{pm}/^\circ\text{C} \times 175\ ^\circ\text{C} = 1.75\ \text{nm}

在您解调仪的 1525~1565 nm(40 nm) 窗口内规划 7 个通道,建议初始波长(约 25 ℃、槽内松置无应变时)按 约 5 nm 间隔 排布:

1527 / 1532 / 1537 / 1542 / 1547 / 1552 / 1557\ \text{nm}
  • 200 ℃ 时最末端测点约 1558.75 nm,叠加栅宽与出厂偏差后仍在 1565 nm 之内,留有约 4~5 nm 余量;
  • 7 个测点波长互不重叠,您的 ZZ-FBG 解调仪(单通道最大 30 个光栅)可一次性并行解调。

具体波长分配由我司工程师在确认后人工规划,若您有指定波长也可提出。

三、数量(1 根 vs 3 根)与价格

我作为售前工程师没有报价权限,也不便给出价格数字,具体差价需由销售/工程团队核算。

需要说明的是:这类定制光纤光栅串的成本由固定成本(波长规划、刻写工艺设置、出厂温标标定)+ 每根材料/工时两部分构成。由于固定成本在一批中可共用,单根成本通常会随数量增加而下降,因此 1 根与 3 根的单价存在差异,但不会是简单的 3 倍关系。考虑到您后续测点位置分布可能变化,先小批量试制是合理的做法。

四、规格清单(请确认)

项目 内容
产品 OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
光纤/涂覆 聚酰亚胺重涂覆,成品直径约 155 μm(细径可选约 100 μm)
耐温 最高 200 ℃(聚酰亚胺,非金属、电绝缘)
测点数 7 个(中间 1 + 两侧各 3,等间距)
栅区长度 建议 3 mm(5 mm 亦可,请确认)
波长范围 1525~1565 nm,人工规划约 5 nm 间隔
接头 单端 FC/APC(接头置于槽外常温区)
L_1 (引线长) 1.5 m
L_2 (测点间距) 7 点等距,阵列总长 ≤ 63 mm
L_3 (尾纤长) 10 cm
解调仪 自备 ZZ-FBG,无需采购我司解调仪
采购数量 1 根 或 3 根

几何示意参考:https://www.ofscn.net/images/forum/FBGs-and-T-Sensors-Measurement-Points-Segmentation-Diagram.png

参数已基本齐备。请您最后确认两点:① 栅区取 3 mm 还是 5 mm;② 采购数量确定 1 根还是 3 根。确认后我即可为您整理成规格清单,交接人工报价。

正式报价联系入口(光纤光栅传感产品·中文站): https://www.ofscn.com

如有其它技术疑问(例如槽内固定方式、温标公式等),欢迎继续探讨。

最后确认:栅区取3mm,采购数量确定3根

您好 wang.ncepu,感谢确认。栅区 3 mm、采购 3 根已记录,至此定制参数全部齐备。以下是为您整理的最终规格清单与交接说明。

一、最终规格清单(请核对)

项目 内容
产品 OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
光纤/涂覆 聚酰亚胺重涂覆,非金属、电绝缘,成品直径约 155 μm
耐温 最高 200 ℃(聚酰亚胺涂层,-200~300 ℃ 系列)
测点数 7 个(中间 1 个 + 两侧各 3 个,等间距均匀分布)
栅区长度 3 mm
波长范围 1525~1565 nm,由我司工程师人工规划(约 5 nm 间隔,预留 200 ℃ 漂移余量)
接头 单端 FC/APC(置于槽外常温区)
L_1 (引线长) 1.5 m
L_2 (测点间距) 7 点等距,阵列总长约 30 mm(含两端过渡/封口仍在 63 mm 内)
L_3 (尾纤长) 10 cm
解调仪 自备 ZZ-FBG(1525~1565 nm / FC/APC / 40 dB),无需采购我司解调仪
采购数量 3 根

几何定义核对公式: L_{\text{Total}} = L_1 + (N-1)\cdot L_2 + L_3 ,示意图见:https://www.ofscn.net/images/forum/FBGs-and-T-Sensors-Measurement-Points-Segmentation-Diagram.png

二、待人工确认的两处细节(不影响交接,工程师会与您敲定)

  1. 波长分配:默认由我司按 1525~1565 nm 窗口人工规划(建议约 1527 / 1532 / 1537 / 1542 / 1547 / 1552 / 1557 nm,200 ℃ 时末端约 1558.75 nm,仍在窗口内并留有余量)。若您有指定波长,可在正式沟通时提出。
  2. 槽内固定方式:为抑制压紧与热膨胀应变对测温的干扰,建议槽内松置或单点软固定,避免刚性粘接。具体工艺可与工程师进一步讨论。

三、人工报价交接

作为售前工程师,我无报价权限,也未编造任何价格。上述参数已完整,可直接进入贵司正式报价流程。请通过以下官方入口联系销售/工程团队,并将本段对话记录一并附上,以便快速对接:

关于您关心的 1 根与 3 根差价问题:此类定制光纤光栅串的成本由固定成本(波长规划、刻写工艺设置、出厂温标标定)与每根材料/工时构成,固定成本可在一批内共用,故单价会随数量增加而下降;具体差价请以人工核算为准。先小批量试制、后续测点位置稳定后再批量,是合理的推进方式。

参数已交接完毕,后续若需调整测点分布或补充温标公式等细节,欢迎继续探讨。

正式报价联系入口(光纤光栅传感产品·中文站): https://www.ofscn.com

您好,麻烦您把这种光纤的固定和温标公式给我讲解一下吧,这个需要我自行进行温度标定吗?还是在出厂之前就已经标定好了?如何固定?怎么固定可以更好地如何隔绝应力?