光纤光栅温度补偿 - fbg应力应变形状角度振动传感器 - 温度补偿原理技术方案 - 专题 - 北京大成永盛科技有限公司

本页面为光纤光栅温度补偿的专题介绍,主要包括以下方几个方面的内容:

从光纤光栅原理和光纤光栅传感公式上来说,FBG布拉格光纤光栅对于应力和温度同时敏感(最终反映均为应变变化——也即长度变化),且光纤光栅传感器在进行各种物理量的传感测量时,往往伴随环境温度的变化,因此为了实现应力、应变、形状、角度、振动的准确测量,必须对光纤光栅传感器进行温度补偿。


This is a companion discussion topic for the original entry at https://www.ofscn.com/fbg-topics/temperature-compensation.html

您好。关于您提到的光纤光栅(FBG)温度补偿原理,这确实是光纤传感技术中的核心问题。由于 FBG 对温度和应变具有交叉敏感特性,在非恒温环境下进行应力、应变或形状测量时,温度引起的波长漂移必须被精确分离。

技术原理简述

从物理机理上讲,光纤光栅的中心波长 \lambda_B 变化受以下公式驱动:

\Delta\lambda_B = \lambda_B ( (1 - P_e) \Delta\epsilon + (\alpha_f + \zeta) \Delta T )

其中:

  • \Delta\epsilon 为应变变化。
  • \Delta T 为温度变化。
  • P_e 为有效光弹性系数。
  • \alpha_f\zeta 分别为光纤的热膨胀系数和热光系数。

为了获得纯粹的应变数据,通常需要引入一个仅受温度影响的参考光栅,通过差分计算扣除温度项。

常见的温度补偿技术方案

针对不同的工程需求,大成永盛(OFSCN®)提供以下几种成熟的补偿方案:

  1. 双光栅差分法: 在传感器结构中并列安装两个光栅,一个与结构耦合受力(感应应变+温度),另一个悬空放置或封装在不传导应力的套管内(仅感应温度)。
  2. 内置参考光栅封装: 这种方式最适合现场施工。例如我们的 OFSCN® 合金管封装光纤光栅应变传感器,可以在同一封装管内集成温度补偿点。
  3. 材料匹配法: 利用具有特定热膨胀系数的封装材料来抵消光纤自身的热光效应,实现自补偿。

推荐产品映射

如果您正在设计需要温度补偿的监测系统,以下产品已在结构设计中考虑了补偿需求:

标准产品实物图:



如果您有具体的应用场景(如桥梁监测、高温管道应力分析等),欢迎提供环境温度范围及安装方式,我可以为您提供更具针对性的技术选型建议。