文档介绍：光纤光栅传感器实验一、实验目的了解和掌握光纤光栅的基本特性；了解和掌握光纤光栅传感器的基本结构、基本原理；光纤光栅传感测量的基本方法和原理。
二、实验原理
光纤光栅是近年来问世的一种特殊形式的光纤芯内波导型光栅，它具有极为丰富的频谱特性调节16、17和温度检测装置、温度数字显示器18、19,显示其实际温度；光纤光栅应变传感器20中光纤光栅粘接到悬臂梁上，光纤光栅应变由悬臂梁弯曲形变产生，连接到悬臂梁上的螺旋测微器22的进动量给出悬臂梁形变的挠度，进而计算出光纤光栅应变。
光纤光栅传感的基本原理和光纤光栅传感测量的基本原理
光纤光栅受温度T和应变£同时影响时，光纤光栅峰值波长会发生变化，其相对变化量可以写成：
V/(a)VT(1Pe)(4)
其中a分别是光纤的热膨胀系数和热光系数，其值a=-6,=-6,,(入为1550nm);Pe是有效光弹系数，,。

为了提高光纤光栅温度灵敏度，在光纤光栅温度传感器13中，是将光纤光栅封装在温度增敏材料基座上，外部有不锈钢管保护，外面有加热装置。如附图3-1。波长变化量及温度灵敏度分别为(请自行推算)：
/T((a)(1R)(aja))⑸
t定义为该温度传感器的温度灵敏度，可由实验获得，。由测量到的波长的变化量可计算出温度的变化t:
tttoT附图3-1
在上面的公式中，
a：石英材料（光纤光栅）-6/C
E:石英材料（光纤光栅）-6/C
Pe：石英材料（光纤光栅）光纤有效光弹系数，,可=1—Pe,
aj:
本实验仪的光纤光栅应变传感器是一种悬臂梁应变调谐机构。应用材料力学原理可以严格计算出光纤光栅的应变，用丁模拟环境物理量使光纤光栅产生的应变。由光纤光栅的应变乂可计算出传感光栅的波长变化。
光纤光栅应变传感器20原理图如附图3-22D
由材料
光纤光栅粘接在悬臂梁距固定端根部x位置，螺旋测微器调节挠度，力学可知，光纤光栅的应变为：
(6)
3（lx）dhT3
其中l、h、d分别表示梁的长度、挠度和中性面至表面的距离
Pe是光纤有效光弹系数。挠度变化△h时，应变的变化量△£及峰值波长的变化量为：
(7)
(1Pe)
(8)
(1Pe)
h
为光纤光栅悬臂梁波长调谐灵敏度（单位是nm/mm）,可理论计算，但主要是通过实验获得。作为光纤光栅应变传感器使用时，应变调谐灵敏度为:
h(1Pe)波长调谐曲线
附图3-3光纤光栅波长悬臂梁调谐曲线
，螺旋测微器7最大行程为8mm,光纤光栅粘接在根部的5mm处，（,对应的应变调谐灵敏度为320&/mm）,;附图3-3是光纤光栅波长悬臂梁调谐曲线。

光纤光栅传感测量系统如附图3-4。光纤光栅传感届丁波长编码类型，不同丁普通光纤传感的强度型，光纤光栅传感测量系统核心部分是波长分析