本文從原理上分析了光纖光柵（FBG）的固有缺點(diǎn)，由此造成了光纖光柵傳感器封裝時(shí)的技術(shù)難點(diǎn)，同時(shí)給出了準(zhǔn)確的光纖光柵溫度傳感器（布拉格光纖光柵溫度計(jì)），并提出了北京大成永盛科技有限公司針對(duì)光纖光柵應(yīng)力傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度補(bǔ)償解決方案，也提及了光纖光柵串（FBGs）和串式光纖光柵傳感器。

在上一篇《光纖光柵和光纖光柵傳感器基本原理之二，F(xiàn)BG傳感原理》文章中，我們了解到，光纖光柵（FBG）能夠直接測(cè)量的基本物理量包括了應(yīng)力、應(yīng)變、溫度，其根本原因在于光纖光柵（FBG）中的光柵柵距（光柵周期）和三個(gè)基本物理參量有直接的聯(lián)系，分別是力（拉力壓力）、長(zhǎng)度（變長(zhǎng)變短）和溫度（受熱遇冷）。其中力的變化和溫度變化都是屬于原因，而長(zhǎng)度變化屬于結(jié)果（光纖光柵示意詳見(jiàn)下圖1）。

圖1

以上結(jié)論構(gòu)成了光纖光柵（FBG）和光纖光柵傳感器（FBG?sensor）進(jìn)行傳感的理論基礎(chǔ)，但也帶來(lái)了一個(gè)新的挑戰(zhàn)或者說(shuō)技術(shù)難點(diǎn)（其根本原因也即光纖光柵的固有缺點(diǎn)）。

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一、光纖光柵的缺點(diǎn)（FBG），光纖光柵傳感器的封裝難點(diǎn)（FBG?sensor）

擺在人們面前的問(wèn)題在于，當(dāng)你使用布拉格光纖光柵（FBG）和光纖光柵傳感器（FBG?sensor）進(jìn)行傳感檢測(cè)時(shí)，你發(fā)現(xiàn)你所檢測(cè)到的反射光波長(zhǎng)發(fā)生了變化（對(duì)應(yīng)了光柵柵距的變化），你如何確定這種變化是由于力的變化引起的，還是由于溫度的變化引起的？

這個(gè)問(wèn)題不解決，你就沒(méi)有辦法確定你所生產(chǎn)的產(chǎn)品是哪一種光纖光柵傳感器（光纖光柵溫度傳感器？光纖光柵應(yīng)力傳感器？還是光纖光柵應(yīng)變傳感器？），也沒(méi)有辦法確定你的光纖光柵傳感器在測(cè)量時(shí)是準(zhǔn)確的。

二、先有一根測(cè)溫準(zhǔn)確的光纖光柵溫度傳感器

我們很感謝這個(gè)偉大的時(shí)代，北京大成永盛科技有限公司很幸運(yùn)地站在多個(gè)行業(yè)內(nèi)巨人的肩上，創(chuàng)造性地把現(xiàn)代冶金制管行業(yè)與光纖光柵傳感行業(yè)相結(jié)合，推出了自己的解決方案，解決了光纖布拉格光柵（FBG）和光纖光柵傳感器（FBG?sensor）中溫度和應(yīng)力、應(yīng)變分離的難題，所形成的產(chǎn)品就是北諾?毛細(xì)?系列光纖光柵傳感器（光纖光柵傳感器的封裝結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖2、圖3）。

圖2

圖3

上圖2即為北京大成永盛科技有限公司生產(chǎn)的北諾?毛細(xì)?無(wú)縫鋼管光纖光柵溫度傳感器（01型），我們可以負(fù)責(zé)任地告訴大家，該款光纖光柵溫度傳感器從原理到實(shí)測(cè)結(jié)果均完美地實(shí)現(xiàn)了溫度和應(yīng)力應(yīng)變的分離（其原理及實(shí)驗(yàn)證明我們將在后續(xù)文章中陸續(xù)給出）。

同時(shí)該款產(chǎn)品具有靈敏度高、熱傳導(dǎo)快、準(zhǔn)確度好以及體積小、重量輕、高抗拉、高抗壓、耐高溫、耐腐蝕、防水防潮、無(wú)可燃物等特點(diǎn)，是一款創(chuàng)新型的布拉格光纖光柵溫度傳感器。借助于這款產(chǎn)品，我們希望，大成永盛能夠幫助整個(gè)光纖光柵傳感行業(yè)向前邁進(jìn)一小步，實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

三、光纖光柵應(yīng)力傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度補(bǔ)償原理圖

上圖3為北京大成永盛科技有限公司生產(chǎn)的北諾?毛細(xì)?無(wú)縫鋼管光纖光柵應(yīng)力應(yīng)變傳感器（02型），該款產(chǎn)品雖然未能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)溫度和應(yīng)力應(yīng)變的分離，但是卻可以通過(guò)和北諾?毛細(xì)?無(wú)縫鋼管光纖光柵溫度傳感器（01型）配套使用解決溫度和應(yīng)力應(yīng)變分離的難題，原理如下圖4所示。

圖4

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四、光纖光柵串（FBGs）和串式光纖光柵傳感器的概念

為了更好的理解上面這一張圖，我們首先要補(bǔ)充一個(gè)光纖光柵（FBG）的基本知識(shí)：光纖光柵傳感器使用靈活的一個(gè)表現(xiàn)就是可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳感，理論上我們可以在一根傳感器里刻寫無(wú)數(shù)個(gè)不同波長(zhǎng)的光纖光柵（FBG），實(shí)現(xiàn)對(duì)同一或多個(gè)物理參量的分布式檢測(cè)（產(chǎn)品對(duì)應(yīng)為北諾?毛細(xì)?準(zhǔn)分布式光纖光柵傳感器）。

具體例子詳見(jiàn)下圖5，該圖所示光纖刻寫了9個(gè)不同波長(zhǎng)的光纖光柵串（FBGs），能夠?qū)崿F(xiàn)9個(gè)點(diǎn)的同時(shí)測(cè)量。

圖5

圖6 （請(qǐng)?jiān)徫译S手拍照有點(diǎn)渣，上圖顯示了一條刻寫了8個(gè)不同波長(zhǎng)的光纖光柵串（FBGs）在光頻譜儀上的波長(zhǎng)分布）

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五、光纖光柵傳感器的溫度補(bǔ)償

接著返回上圖4的例子。我們使用了兩根北諾?毛細(xì)?無(wú)縫鋼管光纖光柵傳感器，傳感器1和傳感器2，兩根傳感器具有不同的波長(zhǎng)。

傳感器1對(duì)于溫度和應(yīng)力應(yīng)變都敏感，傳感器2只對(duì)溫度敏感，他們處于同一環(huán)境，有相同的溫度。對(duì)于傳感器1來(lái)說(shuō)，它的波長(zhǎng)變化里既包括了溫度的影響，又包括了應(yīng)力、應(yīng)變的影響，但是此時(shí)我們已經(jīng)知道了它的溫度（準(zhǔn)確溫度來(lái)自于傳感器2），我們就可以扣除溫度對(duì)它波長(zhǎng)變化的影響，只剩下應(yīng)力、應(yīng)變的影響（計(jì)算原理詳見(jiàn)公式：ΔλＢ ＝λＢ（１－Ｐｅ）Δε＋λＢ（αｆ－ξ）ΔＴ）。

此時(shí)在這個(gè)傳感器套裝里，它就是一根測(cè)試準(zhǔn)確的光纖光柵應(yīng)力傳感器、光纖光柵應(yīng)變傳感器（這一計(jì)算過(guò)程被稱為光纖光柵傳感器的溫度補(bǔ)償）。

北諾?毛細(xì)?無(wú)縫鋼管光纖光柵溫度傳感器同樣能夠?qū)τ谄渌T如光纖光柵振動(dòng)傳感器、光纖光柵形狀傳感器、光纖光柵氣體傳感器、光纖光柵壓力傳感器等進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

由以上論述可知，北京大成永盛科技有限公司所生產(chǎn)的北諾?毛細(xì)?系列無(wú)縫鋼管光纖光柵傳感器，確實(shí)實(shí)現(xiàn)了溫度和應(yīng)力應(yīng)變的分離，克服了光纖光柵的固有缺點(diǎn)。其核心在于，北諾?毛細(xì)?無(wú)縫鋼管光纖光柵溫度傳感器測(cè)溫準(zhǔn)確，不受應(yīng)力應(yīng)變的影響。大成永盛靠什么做到這一點(diǎn)？其原理和奧秘我們將在下一篇文章中開(kāi)始揭示，敬請(qǐng)期待！

我們的理念是：“北諾?，讓光纖不脆弱！”

聲明：本公司系列產(chǎn)品多包含了包括商標(biāo)和專利在內(nèi)的多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，北諾?毛細(xì)?系列無(wú)縫鋼管光纖光柵傳感器產(chǎn)品價(jià)格適中，鼓勵(lì)大家正規(guī)渠道購(gòu)買。未經(jīng)授權(quán)，請(qǐng)勿仿制！