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極端環境下光纖傳感解決方案
應力a = F/A
單位面積A上的正壓力F
應變 lb = Al/10:
力F作用下物件相對于原長(10)長度變化(Al)
彈性模量
E : lb = a/E
1、結構設計中，測量應力可保證工件的強度，壽命和安全余量
2、結構和系統運行中，監測應力能探測并避免有害變形
電子應變片：
1938年E. E. Simmons和A. C. Ruge發明把微小的機械應變轉換成電阻變化，通過電橋電路測量
常規溫度傳感器基于熱電原理或者電阻的溫度系數
康寧公司1970年實現了Charles Kuen Kao預言的低損光纖
Ken Hill 1978年在光纖內寫入了 Bragg光柵(FBG)；之后NASA開創性的把FBG用于航空航天大面積結構監測。
康寧公司1970年實現了C窄帶光學濾波器，實時靈敏的感受光柵位置的溫度和應變harles Kuen Kao預言的低損光纖。
串行部署,每個FBG的反射波長作為其自身標志。
■ 輕小
■ 免受電磁干擾和輻射影響
■ 化學穩定
■ 機械強度高
■ 長壽命
■ 并行測量可復用
■ 測絕對量
■ 精確無需校正
■ 易部署可貼表，可植入，可集成
■ 無源器件無電火花
■ 分布纖芯內“無“光柵
■ OTDR 光頻域反射法
■ DTS 光時域反射法
■ OFDR 分布式溫度傳感
■ 激光脈沖引入光纖形成一維光學‘‘雷達”，利用纖芯內任何一點的Raman散射/ Rayleigh散射/ Bouillouin散射獲得該點處的溫度和應變動態信息；更密集的連續分布式傳感，但取樣速率較低，硬件昂貴。
■ 核電站（高溫，強輻射）
■ 科學高級光源，同步輻射光源，自由電子激光器（meV到MeV的電磁輻射）
■ 燃氣輪機，汽輪機，航發，煤炭氣液化(高溫，高壓，反應性腐蝕氣體）
■ 石油勘產(高溫，高壓，高濃度氫氣，水汽）
■ 航空航天高級智能結構（植入，高溫焊接）
■ 微波和激光消融手術（高功率瞬時溫度沖擊）
■ 高功率光纖激光器（耐用Bragg反射鏡，脈沖整形）
■ 光纖通訊（柔性波分復用系統，色散補償）
■ 各類輻射導致光纖和常規FBG損壞 耐輻射 光纖性能
■ 高溫＞300℃)和溫度沖擊導致常規FBG失效 耐高溫
■ 高功率光纖激光器損壞常規Bragg反射鏡 耐高功率 FBG原理
■ 植入型光纖傳感器 激光 更細，更耐用
■ 水和氫滲入引起光衰減和和變脆 耐腐蝕 涂敷層
■ 光纖通訊需要特殊波長FBG
■ 醫療傳感器的極短，高密度FBG 靈活性 FBG制造工藝
■ 各類新型光纖器件按需定制
■ 非永久光柵，長時穩定工作溫度極限不到300度，不耐核輻射
■ 制造過程繁瑣：剝離-再涂敷，載氫，敏化，退火，再生，細芯重摻鍺...
■ 剝離-再涂敷嚴重損害光纖機械強度，碳涂敷層，Ormocer涂敷層無法再涂敷
■ 制造過程受掩模板限制缺乏靈活性
■ 單個光柵點折射率調制低，易退化，光柵長度大。
■ 在純石英-，藍寶石-，氟化物-，硫族光纖 無法/難以寫入FBG
■ 單纖FBG陣列受成品率限制價格高昂，或者需熔接
■ 飛秒激光的非線性光學效應產生極端穩定的不可擦除的光柵作為傳感器件
■ 透過涂敷層直寫不受損害光纖本身強度
■ 靈活制造，對光纖材料，涂敷層材料幾乎無要求,柔性制造密集FBG陣列，兩FBG距離短可至毫米以下。
■ 全自動制造，很大提升互換性和經濟性
■ 特種摻氟光纖對核輻射有很 好耐受性
■ 飛秒激光直寫技術是在氟化 物光纖里刻柵的唯一方法
■ 水滲入打斷光 纖的氧硅鍵， 減低光纖機械強度并引起額外光衰減
■ 碳密封涂敷層 能長期阻止水 對光纖腐蝕作用
■ 隔絕氫和水的碳涂敷層無法 再涂敷
■ 飛秒激光直寫技術透過碳涂 敷層刻柵的唯一方法
■ 飛秒激光是在抗氫暗化的純 石英光纖里刻柵的唯一方法
■ 不損害涂敷層故機械強度高
■ 2dB的高穩定性
■ 相鄰兩FBG的zui小距離短至毫米 ，可能解決FBG 固有的交叉敏感性問題
■ 全自動方法每日 可制造1000個 fsFBG
■ 單纖單個fsFBG
■ 用戶定制的方式
fsFBG陣列(單纖多fsFBG)
■ 陣列內fsFBG的
■ 單纖內可制造數千fsFBG
■ 間距從毫米到
公里
■ Bragg波長大于 800nm，其他波 長請咨詢
■ 波長誤差0. 2 nm
■ 類解調原理(基 于光譜儀，波長 掃描激光，邊帶 濾波解調）
■ Pure silica 光纖
■ 藍寶石光纖
■ 硫化物光纖
■ 光纖激光光纖
■ 單模和多模光纖
■ 標準通訊光纖
■ 丙烯酸酯
■ 聚酰亞胺（PI) 碳/聚酰亞胺
■ Ormecer
■ 無需剝離無需 纖
■ 聚酰亞胺涂敷層 的fsFBG使用溫 度至300℃
■ fsFBG本身的穩 定性至1000℃
■ fsFBG抗拉強度 > 200kpsi
■ 免受電磁干擾
■ 對溫度變化靈敏度高，相應快
■ 穩定耐用
■ 輕小細,布線極簡
■ 溫度使用范圍-40叱到+400%
(用于髙達9502C的溫度傳感器即將面世)
■ 一般使用波長:1460 nm到1640nm
■ 單傳感器上可集成的傳感點數量:1到50
■ 毛細管鎧裝外徑2 0.8 mm
■ 連接器：FC/APC, FC/PC or LC/APC
■ 光纖類型:SMF-28及其兼容單模光纖
■ 測量范圍±5000微應變(pm/m)
■ 使用溫度范圍-20℃到+ 200℃
■ 測量范圍(帶寬）土 200 m / s
■ 測量靈敏度0.05 nm / g
■ 使用溫度范圍-40℃to + 200℃
■ 測量范圍> 240 kN
■ 測量靈敏度~ 17pm/kN
■ 鋼鐵工業中熱壓板上的溫 度分布測量
■ 水冷式熱壓板溫度不許超 過350℃
■ 高溫,大面積，連續，實時，在 線監測溫度需求
■ 每條光纖上多達50個fsFBG 作為溫度傳感點
■ 整個監測表面可布設500個傳感點，傳感系統可以擴展至20路以上
■ 溫度監測范圍至400℃
飛秒激光通過涂敷層逐點直寫FBG (fsFBG)是以下領域傳感的可靠解決方案：
■ 核輻射環境，聚變反應器溫度監測，同步輻射和自由電子激光器溫度應變監測
■ 燃氣輪機，蒸汽輪機，航發，火箭發動機
■ 高溫燃燒器：超超臨界鍋爐，循環流化床鍋爐
■ 油氣勘產監測，煤氣化液化裝置，石化裂解裝置，化學反應器，光熱電站
■ 航空航天高端復合材料的耐高溫可焊接傳感器和智能結構可植入傳感器
■ 高功率高溫微波或激光加熱裝置，醫用輻射和消融裝置的溫度監測，光纖激光器耐高功率的Bragg反射鏡
■ 光孤子控制，光纖飛秒光學頻率梳，光纖天文望遠鏡濾波，光子燈籠技術。
■ 電力線，變壓器監測，受電弓監測
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