為提高熱線式光纖風(fēng)速計的性能,在金屬膜光纖布喇格光柵(FBG)熱線式光纖風(fēng)速計的基礎(chǔ)上,通過減小FBG的包層厚度,使風(fēng)速計的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)速計與FBG常規(guī)風(fēng)速計進行對比實驗。結(jié)果表明:薄包層FBG熱線式光纖風(fēng)速計的初始溫度提高了43.4%;風(fēng)速測量的靈敏度顯著提高了61.2%;受使用的風(fēng)洞限制,風(fēng)速最大測試范圍為20 m/s。

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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)速計的傳感頭結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是由一個腰椎放大結(jié)構(gòu)與一個鍍銀膜且包層厚度減小的FBG級聯(lián)組成。紅色箭頭為93.7%泵浦激光的光路；藍色箭頭為用來檢測的寬帶光源反射回來的信號光。本文在自動熔接模式下使用標準的熔接機（FujikuraFSM-60s）以....

圖4薄包層FBG風(fēng)速計在不同風(fēng)速下的反射光譜

然后，使用396mW的最高泵浦激光功率對薄包層FBG風(fēng)速計通過風(fēng)速在0～20m/s之間變化的風(fēng)洞進行測試。氣流溫度固定為25℃。當風(fēng)速增加時，F(xiàn)BG的布喇格波長逐漸向較短的波長方向移動。同時，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。這是因為隨著平均溫度的降低....

圖5中心波長與施加的風(fēng)速之間的關(guān)系

2種風(fēng)速計的中心波長與施加的風(fēng)速的測量數(shù)據(jù)如圖5所示。采用式（3）對薄包層FBG風(fēng)速計的數(shù)據(jù)進行擬合，獲得了非常接近的擬合曲線。薄包層FBG風(fēng)速計的中心波長λa與風(fēng)速v的關(guān)系可寫為：而常規(guī)FBG風(fēng)速計的擬合曲線為：

圖2實驗裝置圖

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

本文編號：3928144