超短FBG的高灵敏度温度传感器

吴 昊,张 洋,王 帅,刘瀚霖,辛璟焘

(1.北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室,北京 100192；2.北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室,北京 100016；3.中国建筑材料科学研究总院有限公司 绿色建筑材料国家重点实验室,北京 100024;4.合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽 合肥 230009)

1 引 言

光纤布拉格光栅(FBG)传感器具有体积小、抗电磁干扰能力强、重量轻、信号传输距离远等诸多优点[1-2],可用于应变、温度、位移、和加速度等物理量的测量[3-6]。光纤光栅传感器在航空航天、道路桥梁、石油电力、安全监测等[7-8]诸多领域具有重要的应用。

在国防、民用、军事等领域,人造地球卫星发挥着重要的作用。由于地球轨道空间环境的复杂性,卫星表面的温度影响着其运行和正常工作,对其表面温度的测量和控制是一项重要的工作。对高性能卫星表面温度的测量来说,其测量精度需达到±0.1 ℃,分辨率达到0.01 ℃。

传统的热敏型测温元件可以实现对卫星温度的实时监测,但其抗电磁干扰能力差、耐辐射特性差,因此限制了其在卫星上的长期稳定使用。基于光纤光栅的新型高精度温度传感器是近些年来的研究热点。光纤光栅因其具有抗电磁干扰能力强、体积小、耐辐照等特点[9],正在成为空间飞行器结构健康监测[10]的一个重要研究方向。提高传感器的解调精度和传感器的灵敏度是提高温度测量精度和分辨率的有效技术手段。因此,研究微型高精度、高灵敏度系数的FBG温度传感器具有重要的研究价值。……