基于EFPI-FBG结构的光纤复合传感器研究

doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.02.10

宇航计测技术 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (2): 51-57.doi: 10.12060/j.issn.1000-7202.2023.02.10

基于EFPI-FBG结构的光纤复合传感器研究

刘冬冬¹，王伟²，王昆鹏³，刘彬⁴

1.中国人民解放军92493部队，葫芦岛 125001； 2.西安航天动力试验技术研究所，西安 710100； 3.沈阳黎明航空发动机集团有限公司，沈阳 110000； 4.哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨 150001

出版日期:2023-04-21 发布日期:2023-06-21
作者简介:刘冬冬（1984-），男，工程师，硕士，主要研究方向：传感器技术与测试测量技术。
基金资助:
青年科学基金项目（52001096），中央高校基础科研业务费资助（307202|CFT0803）。

Optical Hybrid Sensor Based on EFPI-FBG Structure

LIU Dong-dong¹，WANG Wei²，WANG Kun-peng³，LIU Bin⁴

1. 92493 Unit of PLA，Huludao 125001，China; 2.Xi’an Aerospace Propulsion Test Technology Institute，Xi’an 710100，China; 3.AECC Shenyang Liming Aero-Engine CO.，LTD，Shenyang 110000，China; 4.College of Information and Communication，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China

Online:2023-04-21 Published:2023-06-21

摘要/Abstract

摘要： 研究了一种基于非本征型Fabry-Perot干涉仪（EFPI）和光纤Bragg光栅（FBG）串联结构构成的EFPI-FBG光纤复合传感器，用于实现对压力和温度信号的同步测量。传感器选用熔融石英作为压力敏感材料，利用飞秒激光焊接技术实现传感器探头结构的封装。对传感器的工作原理进行了分析，制作并封装传感器工程样机，搭建测试系统,对传感器的性能进行了灵敏度及交叉敏感性分析。结果表明，该传感器在0.8 MPa范围内的灵敏度约为-0.729 μm/MPa，在50℃~200℃范围的温度灵敏度为0.009 nm/℃，传感器压力测量最大允许误差为±4.12% FS。该EFPI-FBG复合传感器有望应用于压力—温度双参数测量需求的技术领域。

关键词: 光纤, 压力, 温度, 传感器

Abstract: An EFPI-FBG fiber hybrid sensor based on an extrinsic Fabry-Perot interferometer (EFPI) and a fiber Bragg grating (FBG) structure is studied to measure pressure and temperature simultaneously.Fused silica is used as the pressure-sensitive material，and femtosecond laser welding technology is used to package the sensor head.The working principle of the sensor is analyzed，fabricated and tested in detail.The results show that the sensitivity of the sensor in the range of 0.8 MPa is about -0.729 μm/MPa，and the temperature sensitivity in the range of 50℃~200℃ is 0.009 nm/℃.The marimum permissible error of the sensor is±4.12%FS.The investigated EFPI-FBG hybrid sensor is expected to be applied in fields requiring pressure-temperature dual-parameter measurement.

Key words: Fiber, Pressure, Temperature, Sensor

中图分类号:

TN253

刘冬冬, 王伟, 王昆鹏, 刘彬. 基于EFPI-FBG结构的光纤复合传感器研究[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(2): 51-57.

LIU Dong-dong, WANG Wei, WANG Kun-peng, LIU Bin. Optical Hybrid Sensor Based on EFPI-FBG Structure[J]. Journal of Astronautic Metrology and Measurement, 2023, 43(2): 51-57.

[1]	保善英, 孟宪立, 王利玲, 高群. 基于精密激光测距技术的旋翼桨毂离心试验台限位行程传感器校准方法研究[J]. 宇航计测技术, 2024, 44(2): 9-13.
[2]	孙伟, 刘晓宇. 13.2 m天线日照温度变形主面精度测量研究[J]. 宇航计测技术, 2024, 44(2): 39-44.
[3]	朱刚, 田俊宏, 戴宜霖, 刘鹏, 杨晓伟. 振动传感器温度灵敏度校准不确定度评定[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(6): 49-52.
[4]	房远勇, 张健, 吴健, 杨克辛. 压电类冲击传感器内置变换器设计[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(6): 63-70.
[5]	赵化业, 樊虎, 李晨源, 赵天承, 张俊祺, 刘鑫, 刘宝举, 陈逸清. 露点变送器温度补偿方法研究[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(6): 83-88.
[6]	董俊伟, 鲁毅, 刘霞, 郭国建, 由欣然, 王威, 陶威, 王泽熙. 石墨烯传感器及量子点研究进展[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(5): 47-51.
[7]	王福谦, 殷勇. 摆式电容倾角传感器的特性优化与数值模拟[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(4): 48-53.
[8]	张雨, 钟文旭, 刘霞, 王威, 张军英, 林帅. 量子点在量子领域的应用展望 [J]. 宇航计测技术, 2023, 43(3): 51-55.
[9]	董先启, 刘岩, 杨仁福. 基于金刚石氮-空位色心的温度测量技术[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(3): 56-60.
[10]	寇琼月, 周建童, 周睿. 安监系统压力参数现场校准测量结果不确定度评定探讨[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(2): 27-31.
[11]	卢超, 王阔传, 周铭锐, 薛凯冰, 徐辉, 孙富韬. 无线传感器网络性能评价系统设计[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(2): 71-75.
[12]	范栋, 李得天, 成永军, 代虎, 习振华, 贾文杰. 基于双光梳的激光吸收谱真空分压力测量技术研究[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(1): 1-5.
[13]	彭博, 王淞宇, 齐万泉, 何巍. 基于电光调制技术的脉冲场强校准方法[J]. 宇航计测技术, 2023, 43(1): 17-21.
[14]	高炳涛, 刘溢, 董阿彬, 霍瑞东, 田俊宏, 钟山. 贴片式压力传感器温度响应特性校准装置温压影响研究[J]. 宇航计测技术, 2022, 42(6): 1-7.
[15]	刘溢, 高炳涛, 王阔传, 李小广. 压电传感器自适应闭环驱动及电路实现[J]. 宇航计测技术, 2022, 42(6): 47-51.

基于EFPI-FBG结构的光纤复合传感器研究

Optical Hybrid Sensor Based on EFPI-FBG Structure

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