相关文章

光子晶体光纤压力传感器稳定性研究

导读: 光纤对环境温度和应力应变具有敏感特性,可广泛用于环境压力变化的监测。

  PCF传感元件及其压力传感器具有优异的传感性能,在智能材料结构领域具有广阔的应用前景,但传感器的稳定性是PCF压力传感器的关键。本文主要从PCF压力传感器系统的、环境温度变化及构成传感器系统的其他无源器件等方面讨论其稳定性。

  1PCF压力传感基本原理

  在PCF压力传感器系统中,作为敏感元件,采用的是折射率引导型PCF,其传播的光脉冲限制在纤芯内。当有外部压力作用时,PCF内各点产生面应力,在面应力作用下各点发生应变,忽略剪应力和角应变,在直角坐标系中,正应力可表示为[δxδyδz],其中δx、δy分别表示x和y轴所受的横向应力,δz表示PCF轴向即z方向受到的应力;正应变量可表示为[εxεyεz],其中εx、εy表示PCF横向应变,εz表示PCF轴向应变。设PCF传感器中敏感元件PCF所处的外界压力场的压力为f,PCF纤芯直径为d,敏感元件PCF的长度为L,外部压力作用于敏感元件PCF的示意图如图1所示。

  图1外部压力作用于敏感元件PCF的示意图

  根据弹性力学理论,在外界压力作用下,PCF纤芯的3个方向均会产生应力,其应力可表示为: