光纤光栅高新技术

光纤光栅传感原理

发展历程

我们的技术

我们的产品

市场

光纤光栅高新技术

20世纪末期中国公司将光纤光栅传感技术市场化，各种类型的传感器和解调装置相继面世。国内部分科研机构、大学实验室开始使用并将这项技术运用至实际工程中。任何一项新技术的诞生都会存在这样那样的问题，需要从市场的考验中不断去完善，光纤光栅传感技术走向市场后的最初几年里，发展较为缓慢，应用领域有很大的局限性。近两年来，随着国内从事光纤光栅传感产品研制单位经验的积累，技术的不断进步和完善，传感器类型的丰富，系统稳定性的提高，光纤光栅传感产品与传统传感器相比的优势日益突显。这项传感技术逐渐用户所接受和推崇。目前，光纤光栅传感技术已经广泛运用于电力石化、公路桥梁及其他土木工程安全监测领域。在某些行业，如电缆测温、油罐测温、结构健康监测、路桥健康监测等，光纤光栅传感技术已经有不可替代的地位。

光纤光栅传感技术简介

1978年加拿大渥太华通信研究中心的K·O·Hill等人首次在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏效应，并采用驻波写入法制成世界上第一根光纤光栅。1989年，美国联合技术研究中心的G·Meltz等人实现了光纤Bragg光栅(FBG)的UV激光侧面写入技术，使光纤光栅的制作技术实现了突破性进展。随着光纤光栅制造技术的不断完善，其应用的成果日益增多，光纤通信、光计算和光信息处理的整个领域都将由于光纤光栅的实用化而发生革命性的变化。近年来，利用光纤光栅研制出的光纤光栅传感器以燎原之势被广大权威机构和用户所认可，成为传感器家族一颗耀眼的明星。

光纤光栅传感原理

我们只涉及短周期光栅的传感，对于短周期光栅传感，若光栅的反射波长为l0 ， 则有：

光栅的波长同光纤的有效折射率及周期有关，当温度、应变变化后，这两个量均会发生变化，在普通情况下，可以认为波长是这两个量的二元一阶方程，因此，当温度升高 DT ，且光栅承受轴向应变e 后，其反射波长发生变化可以通过微分方程解出得：

其中， 为光纤的线热膨胀系数，纯凝融石英的热膨胀系数为5.4?10-7¤ ℃，而石英光纤并非纯的凝融石英，系数要稍微大一些，弹光系数 ，热光系数 。

普通光栅的温度系数一般为10pm/°C左右，当光纤所受温度增加后，光栅周期也同时会变化，但是由于光纤的线膨胀系数很小，热光系数是导致其波长变化的主要因素。而当光纤只受轴向拉应变时，由于弹光效果的影响，光栅波长的变化略小于光栅周期的伸长量。这两个量是光纤光栅传感中比较重要的两个量，为了测量这两个量，我们作了两个实验，分别是光栅的恒温拉伸实验，和自由温升实验。

我们把光栅悬挂，在尾端加砝码，图1.1是光栅的拉伸实验结果，经拟合光栅的波长变化为13.168pm/克，查康宁公司融石英杨氏棤为72.7*104 Mpa，当光栅在恒温情况下，根据公式有：

当光栅在不受应力的情况下，图1.2是自由升温实验结果，根据公式有：

由于光栅波长同温度和应变均有关系，因此，在测量一个系统所受的应变及温度时，一般至少需要两只光栅同时来测量，通过解方程得出这两个被测量，人们提出了很多方法，一般目前在工程上常用的方法是，用温度传感器测出温度来，然后对应变进行温度补偿，从而计算出被测物所受的应变。

光纤光栅传感特点

光纤光栅传感器的核心元件是光纤光栅，传感器将外界被测物理量通过机械结构转换为光纤光栅的波长漂移，通过测量波长的漂移量得到外界的物理量。与传统传感器相比，光纤光栅传感器有以下优点：

不受潮湿环境影响，能避免电磁场的干扰，电绝缘性好；

耐久性好，具有抵抗包括高温在内的恶劣环境及化学侵蚀的能力；

质量轻，体积小，对结构影响小，易于布置；

既可以实现点测量，也可以实现分布式测量；

测量动态范围只受光源谱宽的限制，不存在多值函数问题；

检出量是波长信息，因此不受接头损失、光沿程损失等因素的影响，对环境干扰不敏感；

波长编码，可以方便实现绝对测量；

单根光纤单端检测，可尽量减少光纤的根数和信号解调器的个数；

信号、数据可多路传输，便于与计算机连接，单位长度上信号衰减小；

灵敏度和精度高；

光栅制作过程中没有机械损伤，使用方便；

光栅的长度小，只有毫米级，测量值空间分辨率高；

输出线性范围宽，在10000微应变范围内波长移动与应变有良好的线性关系，频带宽，信噪比高。

当然，光纤光栅传感器作为一项新兴技术，也存在着很多问题，例如：传感器类型单一，能够监测的物理量不多；单通道能串接的传感器数量受到限制；解调仪的成本居高不下。

达卡光纤光栅传感技术发展现状

发展历程

北京达卡科技有限公司是一家极富创新能力的专业监测仪器供应商，作为光纤监测产品最为全面的生产企业，达卡从事开发、制造并销售最可靠的、安全易用的技术产品及优质专业的服务，帮助行业客户和合作伙伴取得成功。

我们成功的基础是让客户实现他们的目标：安全可靠、预报先知。

北京达卡秉承自主创新与追求卓越的传统，持续不断地在用户关键应用领域进行技术研发投入。公司宗旨是将最新的研发成果从实验室带到市场，转化为生产力并改善目前国内行业的现状。

北京达卡科技有限公司提供：光纤分布式应力温度测试系统（DTSS）、光纤分布式温度测试系统（DTS）、光纤光栅健康监测系统（FBG）、光纤地震检波系统、太阳能实验室仪器、气象观测站、风速风向预报监测系统等，其中传感器产品线极为丰富和具有行业代表性，包括：光纤温湿度计、光纤瓦斯报警器、光纤磁场传感器、光纤振动传感器（加速度计）、光纤耐高温高压传感器、光纤动态称重系统、光纤应变计、光纤土压力计、光纤钢筋计、光纤压力环（锚索计）、光纤位移计、光纤裂缝计、光纤渗压计、光纤耐高温温度传感器、DTS等。为国内提供诸如：DTSS、光纤地震检波器等国内组装服务，为国内用户提供了非常广阔的选择余地。也为我们的产品提供了非常良好的质量保证和性价比保证！

北京达卡为我们的客户提供系统解决方案，涵盖：水利大坝、铁路矿山、公路桥梁、电力能源、石油化工、环境气象等行业，我们为行业客户提供全面的光纤健康监测系统所需要的配套设施以及注意事项服务，减少客户为此而带来的经济损失以及协助行业客户提高应用效率。并为行业客户提供专业的技术指导和施工培训，选择了达卡就选择了安全和品质！

北京达卡科技有限公司秉承“用心，专心，创新，高效，服务”的销售理念，协助推动中国光纤传感行业的进步。为了更好更快捷的提供服务，公司配合优秀的销售队伍以及专业的技术支持，随时为客户提供服务。客户的满意、微笑和信任是对我们最大的鼓舞与激励。目前我们还将建立生产实验基地，彻底的为国内广大科研工作者和现场应用工程师解决最实际的问题，做最优质、最便捷、最实效的服务。

我们的技术

从2006年到现在，求真务实的技术工程师们通过大量的实验和实际工程，掌握了很多传感器研发、制造、施工的工艺和技术。

光栅制作技术：达卡科技公司是国内少数几家优质光栅供应商之一。我们掌握了光栅切趾技术。所有达卡科技公司生产的光纤光栅传感器核心部件均使用切趾光栅，有效提高了系统的稳定性。

传感器封装技术：光纤光栅经过封装成为不同种类的传感器，封装技术决定着光纤光栅传感器的性能。

光纤光栅解调技术：光纤光栅解调技术决定着整个监测系统的精度和稳定性

所有产品都通过ISO9001质量认证和中国计量院鉴定。

LC-FBG-GS光纤光栅解调仪可以做到128通道2M高速并行扫描，是全国唯一一家实现现此技术的厂家。

我们的产品

达卡科技公司涉足光纤光栅传感领域，为了为客户提供优质完善的产品，以产品的品质来赢得客户和市场，公司注重产品的研发和改进，严格控制生产检验工艺流程。

达卡科技公司生产的光纤光栅传感器类型较为丰富，有以下系列传感器：光纤光栅温度计（不锈钢封装），光纤光栅温度计（陶瓷封装），焊接式光纤光栅应变传感器，埋入式光纤光栅应变计，埋入式含温补光纤光栅大应变计,光纤光栅土压力计，钢筋计，锚索测力计，渗压计，多点位移计，裂缝计、温湿度计、油井高压传感器、瓦斯报警器等。

在光纤光栅解调仪方面，达卡科技公司拥有：便携式低速解调仪、解调仪、高速解调仪，100HZ的中速解调仪和单通道的便携式解调仪，光纤地震检波器系统等。

在光纤分布式解调仪方面，达卡科技公司推出：光纤分布式应力温度测量系统、光纤分布式温度测量系统。

市场

达卡科技公司在做好产品的前提下，正在有规划的开拓市场。目前，我们生产的光纤光栅传感产品已经运用到了电力测温、公路桥梁监测、水利大坝监测、结构监测等工程中。