為提高熱線式光纖風(fēng)速計(jì)的性能,在金屬膜光纖布喇格光柵(FBG)熱線式光纖風(fēng)速計(jì)的基礎(chǔ)上,通過(guò)減小FBG的包層厚度,使風(fēng)速計(jì)的FBG包層直徑從125μm減小到71.6μm,并將這種薄包層FBG熱線式光纖風(fēng)速計(jì)與FBG常規(guī)風(fēng)速計(jì)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:薄包層FBG熱線式光纖風(fēng)速計(jì)的初始溫度提高了43.4%;風(fēng)速測(cè)量的靈敏度顯著提高了61.2%;受使用的風(fēng)洞限制,風(fēng)速最大測(cè)試范圍為20 m/s。

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【部分圖文】：

圖1基于金屬膜的薄包層FBG傳感頭結(jié)構(gòu)

基于金屬膜的薄包層FBG光纖風(fēng)速計(jì)的傳感頭結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是由一個(gè)腰椎放大結(jié)構(gòu)與一個(gè)鍍銀膜且包層厚度減小的FBG級(jí)聯(lián)組成。紅色箭頭為93.7%泵浦激光的光路；藍(lán)色箭頭為用來(lái)檢測(cè)的寬帶光源反射回來(lái)的信號(hào)光。本文在自動(dòng)熔接模式下使用標(biāo)準(zhǔn)的熔接機(jī)（FujikuraFSM-60s）以....

圖4薄包層FBG風(fēng)速計(jì)在不同風(fēng)速下的反射光譜

然后，使用396mW的最高泵浦激光功率對(duì)薄包層FBG風(fēng)速計(jì)通過(guò)風(fēng)速在0～20m/s之間變化的風(fēng)洞進(jìn)行測(cè)試。氣流溫度固定為25℃。當(dāng)風(fēng)速增加時(shí)，F(xiàn)BG的布喇格波長(zhǎng)逐漸向較短的波長(zhǎng)方向移動(dòng)。同時(shí)，光譜輪廓返回到原始值，即反射率和帶寬都朝原始值緩慢變化。這是因?yàn)殡S著平均溫度的降低....

圖5中心波長(zhǎng)與施加的風(fēng)速之間的關(guān)系

2種風(fēng)速計(jì)的中心波長(zhǎng)與施加的風(fēng)速的測(cè)量數(shù)據(jù)如圖5所示。采用式（3）對(duì)薄包層FBG風(fēng)速計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得了非常接近的擬合曲線。薄包層FBG風(fēng)速計(jì)的中心波長(zhǎng)λa與風(fēng)速v的關(guān)系可寫(xiě)為：而常規(guī)FBG風(fēng)速計(jì)的擬合曲線為：

圖2實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖2為實(shí)驗(yàn)裝置圖。寬帶光源（BBS）在1540～1560nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有平坦的輸出光譜，光譜分析儀（OSA）用來(lái)觀察傳感頭FBG的布喇格波長(zhǎng)的偏移量，波長(zhǎng)分辨率為0.02nm。最大輸出功率為396mW的1480nm泵浦激光器通過(guò)1480nm/1550nm波分復(fù)用....

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