布拉格光柵（FBG）技術特點之一是固有的復用能力。傳感器具有特定且不同的布拉格波長，因此可以串聯使用，只要傳感器信號不重疊，就不會影響測量值的正確讀數。

傳感器或傳感器陣列可以單獨使用，或者采用熔接機將兩根光纖連接在一起，也就是將傳感器陣列熔接在一起。熔接后，傳感器或傳感器陣列可以連接到光纖解調儀的同一個光通道，但必須注意傳感器波長的選擇、電纜長度和熔接對信號造成的功率損失等。

1.傳感器選擇

我們提供多種基于布拉格光柵的傳感器，在光損耗在規定范圍，波長信號不重疊的情況下，所有傳感器都可以連接到光纖解調儀的同一個光通道上。下面給出的提示適用于光纖應變測量，但可以適用于其他類型光纖傳感器。

為了選擇最合適的傳感器類型，必須考慮以下要求：

a) 測量范圍

不同傳感器封裝會限制他們的測量范圍。在選擇傳感器類型時，所需的測量范圍是排除其他類型傳感器的因素之一。

b) 安裝方式

我們提供多種安裝方式的光纖傳感器，包括黏貼、焊接、嵌入或栓接等方式。安裝方式會影響安裝的速度和成本，也可能會排除其他選項。在金屬結構上安裝傳感器時，焊接是一種最快速有效的方法，因為無需等待粘合劑固化。對于復合材料，有粘合或嵌入兩種選擇。纖維復合材料通常不建議采用螺栓連接，因為鉆孔會損壞光纖，但對于混凝土或金屬結構來說，螺栓連接卻是一種很好的解決方案。

c) 魯棒性

傳感器種類繁多，魯棒性不同。有些傳感器采用實驗室電纜，有些使用是室內、室外或是絕緣電纜，這些將限制傳感器的應用范圍。選擇合適的傳感器，在特定環境中就不需要進一步保護。

d) 電纜彎曲半徑和長度

HBM光纖應變傳感器分為兩個系列，兩個系列在光纖特性上有所不同。OP Line 系列具有高彎曲能力，可在彎曲半徑較小的應用中使用（例如彎曲表面上）。FS Line 系列靈活性較低，但可在數公里內自由使用，且不會造成顯著的光損失。

e) 工作溫度

應變測量可以在多種環境下進行。但對于高溫或低溫應用，只有部分光纖應變片適用。

f) 溫度補償

基于FBG的應變傳感器對溫度變化敏感，建議進行校正。HBM FiberSensing 為無熱化應變傳感器提供了獨特的解決方案，消除了溫度變化對FBG波長的固有影響（而不是試樣的熱膨脹）。選擇這種應變傳感器時，不需要進行溫度補償。而對于其他應變傳感器，可通過以下方式進行溫度補償，例如：

• 在應變傳感器相同的溫度下放置溫度傳感器：在應變傳感器的相同位置上進行溫度測量，通過傳感器的熱交叉靈敏度（如數據和校準表上所述）和基材的熱膨脹，進行應變測量校正。
• 光纖補償元件：對于某些應變傳感器，可以使用專用溫度補償 FBG 傳感器進行溫度補償。
• 使用另外僅由測量溫度引起應變的光纖應變片，用于相同的材料且相同的溫度條件下，對溫度引起的應變進行補償。
• 將相同的應變片安裝在試樣另一面，將產生應變值相同的不同信號：傳感器在這種推拉結構下工作時，則可消除溫度產生的應變。

陣列所需的傳感器數量應考慮上述選項。

2.波長選擇

傳感器之間的布拉格波長距離定義了兩個傳感器的最大測量范圍，因為如果信號重疊，測量將受到影響。每個傳感器的使用波長范圍取決于其測量范圍，溫度工作范圍，以及傳感器靈敏度、傳感器交叉靈敏度和材料熱膨脹引起的熱感應波長偏移。

從傳感器的中心波長（λ0）開始，保留的波長范圍是從最小可能到最大可能值之間的波長值：

FS line 傳感器波長間隔為 6.4 nm

OP line 傳感器波長間隔為 5 nm

3.控制光損耗

FBG 傳感器測量鏈中每個光通道連接數不僅取決于所使用的連接類型，還取決于光纖解調儀、光纖類型和長度，以及安裝過程（電纜路徑、微曲率等）可能導致的光信號損失等。

a) 連接器與熔接

當測量鏈中連接光纖應變傳感器時，可以使用兩種連接：連接器與熔接。

連接器更容易在現場使用，然而，它們對光信號造成更高的損耗，并且隨著時間的推移更容易退化。另一方面，熔接能夠讓兩根光纖在壽命期內都保持穩定，并具有較低的光學損耗。然而，熔接需要專用工具、經過培訓的專業人員和更長的安裝時間。為了盡可能縮短安裝時間，同時增加傳感器陣列中連接的傳感器數量，HBM Fibersensing 提供了預先組裝的傳感器陣列，以適應不同的應用。

b) 光纖類型和長度

HBM 兩個系列光纖傳感器上使用的是不同類型的光纖：FS Line 傳感器的光纖內芯是 9微米，OP Line 的為6微米。FS Line 在數公里內不會產生大的信號衰減，適合長距離傳輸。而 OP Line 信號衰減較大。當兩種類型的光纖連接在一起時，即使通過熔接方式，也會在接口上產生很高的損耗，從而限制不同類型的光纖在測量鏈中使用的次數。

c) 傳感器反射率

FBG傳感器的測量原理是基于入射光的反射光譜。反射回來的信號是入射光的百分比。市場上可用的FBG傳感器具有不同的反射率，有些高于65%，有些低于5%，這取決于供應商或采用的制造技術。newLight傳感器具有20%的反射率。在計算損耗時，還應考慮傳感器的反射率。

d) 光纖解調儀的動態范圍

光纖測量鏈上的允許損耗由光纖解調儀的可用動態范圍決定。動態范圍可以看作是光譜的信噪比測量。受損信號一旦大于或接近動態范圍，解調儀將無法獲取。

e) 光纖解調儀峰值探測

綜合上述距離、綜合損耗和反射率產生的影響，可以得到對光纖解調儀要求很高的復雜信號頻譜。一些解調儀具有不同的增益階躍，這將允許通過信號“放大”來讀取較小的峰值，但這會影響對某些傳感器的獲取。在這種情況下，光纖連接器的損耗越可控，就越容易防止測量問題，但這意味著會有妥協：必須減少傳感器的數量、接頭的數量或電纜長度。

另外，您可以選擇具有智能峰值探測的解調儀。這種獨特的峰值探測算法在每個頻帶內為每個FBG峰值的操作進行定義，使同一光連接器上的高峰和低峰值共存成為可能。

官網：

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