基于薄包层FBG的热线式光纤风速计

发布时间：2024-03-14 05:43

　　为提高热线式光纤风速计的性能,在金属膜光纤布喇格光栅(FBG)热线式光纤风速计的基础上,通过减小FBG的包层厚度,使风速计的FBG包层直径从125μm减小到71.6μm,并将这种薄包层FBG热线式光纤风速计与FBG常规风速计进行对比实验。结果表明:薄包层FBG热线式光纤风速计的初始温度提高了43.4%;风速测量的灵敏度显著提高了61.2%;受使用的风洞限制,风速最大测试范围为20 m/s。

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【部分图文】：

图1基于金属膜的薄包层FBG传感头结构

基于金属膜的薄包层FBG光纤风速计的传感头结构如图1所示。它是由一个腰椎放大结构与一个镀银膜且包层厚度减小的FBG级联组成。红色箭头为93.7%泵浦激光的光路；蓝色箭头为用来检测的宽带光源反射回来的信号光。本文在自动熔接模式下使用标准的熔接机（FujikuraFSM-60s）以....

图4薄包层FBG风速计在不同风速下的反射光谱

然后，使用396mW的最高泵浦激光功率对薄包层FBG风速计通过风速在0～20m/s之间变化的风洞进行测试。气流温度固定为25℃。当风速增加时，FBG的布喇格波长逐渐向较短的波长方向移动。同时，光谱轮廓返回到原始值，即反射率和带宽都朝原始值缓慢变化。这是因为随着平均温度的降低....

图5中心波长与施加的风速之间的关系

2种风速计的中心波长与施加的风速的测量数据如图5所示。采用式（3）对薄包层FBG风速计的数据进行拟合，获得了非常接近的拟合曲线。薄包层FBG风速计的中心波长λa与风速v的关系可写为：而常规FBG风速计的拟合曲线为：

图2实验装置图

图2为实验装置图。宽带光源（BBS）在1540～1560nm的波长范围内具有平坦的输出光谱，光谱分析仪（OSA）用来观察传感头FBG的布喇格波长的偏移量，波长分辨率为0.02nm。最大输出功率为396mW的1480nm泵浦激光器通过1480nm/1550nm波分复用....

本文编号：3928144