Детальная информация
| Название | Разработка волоконно-оптического датчика температуры на базе чирпированных решёток Брэгга, основанного на модуляции интенсивности оптического излучения = Development of a fiber-optic temperature sensor with chirped Bragg gratings, based on modulation of the intensity of optical radiation // Оптический журнал = Journal of optical technology: научно-технический журнал. – 2024. – № 12. — С. 84-90 |
|---|---|
| Авторы | Волошина А. В. ; Коробкова У. Р. ; Коннов Д. А. ; Варжель С. В. ; Карпов Е. Е. |
| Выходные сведения | 2024 |
| Коллекция | Общая коллекция |
| Тематика | Физика ; Экспериментальные методы и аппаратура оптики ; волоконно-оптические датчики ; датчики температур ; чирпированные решётки ; решётки Брэгга ; Брэгга решётки ; оптическое излучение ; интенсивность оптического излучения ; fiber-optic sensors ; temperature sensors ; chirped grilles ; Bragg grids ; grids Bragg ; optical radiation ; optical radiation intensity |
| УДК | 681.7 |
| ББК | 22.341 |
| Тип документа | Статья, доклад |
| Язык | Русский |
| DOI | 10.17586/1023-5086-2024-91-12-84-90 |
| Права доступа | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Ключ записи | RU\SPSTU\edoc\75070 |
| Дата создания записи | 20.01.2025 |
Предмет исследования. Волоконно-оптический датчик температуры, работающий на измерении мощности отражённого оптического излучения. Цель работы. Разработка метода изготовления волоконно-оптического датчика температуры на чирпированных волоконных брэгговских решётках, основанного на измерении мощности оптического излучения, отражённого от дифракционных структур. Метод. Волоконно-оптический датчик температуры представляет из себя латунный щуп, внутри которого располагаются две чирпированные решётки Брэгга. Одна из дифракционных структур дополнительно помещается в стальной капилляр и обладает более высокой температурной чувствительностью, чем вторая структура. При температурном воздействии возникает модуляция перекрытия спектров первой и второй решёток Брэгга, что позволяет детектировать изменение мощности оптического излучения, отражённого от структур. Основные результаты. Разрабатывается метод создания волоконно-оптического датчика температуры, работающего на измерении интенсивности оптического излучения. Расчётный рабочий диапазон сенсора составляет от -20 C до +80 C. При проведении температурного эксперимента в диапазоне от -20 C до +80 C с шагом 10 C чувствительность сенсора составляет -0,015 дБ/C. Погрешность измерения температуры с помощью разработанного датчика равна 1,0% по сравнению с измерением параметра термопарой. Отклонение показаний датчика при стабильной температуре оценивается в 0,06 C. Практическая значимость. Разработанный датчик температуры отвечает мировой тенденции развития экономически эффективных решений. Метод измерения модуляции интенсивности оптического излучения позволяет использовать легкодоступную схему опроса, исключающую из себя дорогостоящее оборудование, такое как анализатор оптического спектра или интеррогатор. Преимуществами такого метода опроса также является высокая скорость регистрации данных, относительно простая схема и низкие требования к условиям эксплуатации.
Subject of study. Fiber-optic temperature sensor that works by measuring the reflected power of optical radiation. Aim of study. Development of a fiber-optic temperature sensor based on chirped fiber Bragg gratings, working on measuring the power of reflected optical radiation. Method. The fiber-optic temperature sensor is a brass probe, inside of which there are two chirped Bragg gratings. One of the diffraction structures is additionally placed in a steel capillary and has higher temperature sensitivity than the second structure. When exposed to temperature, modulation of the overlap of the spectra of the first and second Bragg gratings occurs, which makes it possible to detect changes in the power of optical radiation reflected from the structures. Main results. A method is being developed to create a fiber-optic temperature sensor that works by measuring the intensity of optical radiation. The sensor's designed operating range is -20 C to +80 C. When conducting a temperature experiment in the range from -20 C to +80 C in steps of 10 C, the sensor sensitivity is -0.015 dB/C. The error in temperature measurement using the developed sensor is 1.0% compared to measuring the parameter with a thermocouple. The deviation of the sensor readings at a stable temperature is estimated at 0.06 C. Practical significance. The developed temperature sensor meets the global trend in the development of cost-effective solutions. The method of measuring optical intensity modulation allows the use of a readily available interrogation scheme that eliminates expensive equipment such as an optical spectrum analyzer or interrogator. The advantages of this survey method are also the high speed of data recording, a relatively simple circuit and low requirements for operating conditions.
