光纤光栅为什么要封装？

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光纤光栅为什么要封装，都能测量什么？

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您好！作为资深光纤传感应用工程师，我来为您解答关于光纤光栅封装及其测量应用的问题。

光纤光栅为什么要封装？

光纤光栅（FBG）是一种制作在光纤纤芯上的光学元件，其核心感测区域是微米级的周期性折射率调制。未封装的裸光纤光栅非常脆弱，且自身不具备直接测量大多数物理量的能力。封装的目的主要有以下几点：

  1. 物理保护：裸光纤光栅易受机械损伤（如弯折、拉伸、磨损）和环境因素（如湿气、腐蚀性气体）的影响。封装能够为光栅提供坚固的保护，延长其使用寿命。
  2. 实现功能转化：光纤光栅对温度和应变非常敏感。通过不同的封装结构，可以将其他物理量（如位移、压力、振动等）有效地转化为光栅所能感知的应变或温度变化。
  3. 优化测量性能：
    • 应变传感：通过将光栅固定在被测结构上，使其与结构同步变形，从而实现应变测量。封装材料和方式决定了应变传递的效率和精度。
    • 温度传感：通过特定的热传导封装，使光栅更准确地感知环境温度，并隔绝其他干扰。
    • 消除交叉敏感：例如，在应变测量中，可以通过设计特殊的封装来减小或消除温度对测量结果的影响。
  4. 适应特定应用环境：不同的封装材料（如金属、高分子、陶瓷）和结构决定了传感器的工作温度范围、耐腐蚀性、防水等级以及安装方式（如焊接、胶粘、预埋等）。

简单来说，封装是将脆弱的“光栅芯片”转化为坚固、功能明确、能适应各种复杂工况的“光纤光栅传感器”的关键步骤。

光纤光栅传感器都能测量什么？

基于其对温度和应变的敏感特性，光纤光栅传感器通过多样化的封装设计，可以测量多种物理量：

  1. 温度：这是光纤光栅最基本的测量能力之一。OFSCN® 提供不同耐温等级的温度传感器，例如：

  2. 应变：通过封装使光栅与被测结构同步变形，广泛应用于结构健康监测。

  3. 位移：通常通过将应变传感器集成在特定机械结构中，将位移量转换为应变量进行测量。

  4. 应力：应力是材料的力学属性，通过测量应变并结合材料的弹性模量计算得出。

  5. 压力/力：通过膜片、悬臂梁等敏感结构将压力或力转化为应变。

  6. 振动：通过特定的封装结构，将振动引起的加速度或位移转换为光栅应变。

  7. 形状：通过在柔性基底上布置多个应变光栅传感器，可以实现对物体三维形状变化的监测，例如在机器人和医疗器械中的应用。

总之，光纤光栅传感器凭借其抗电磁干扰、本质安全、尺寸小、复用能力强等优势，广泛应用于土木工程、桥梁隧道、电力、能源、航空航天、医疗等多个领域。

您可以访问OFSCN®官方网站了解更多详细信息：
https://www.ofscn.net/