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北京大成永盛科技有限公司是專業的光纖光柵傳感器廠家,提供光纖光柵原理、光纖光柵傳感器測溫原理、測應力原理、應變原理、溫度補償原理以及專利的無縫鋼管封裝原理;光纖光柵傳感器品牌為“北諾、OFSCN、毛細、PEINO”等。

本文以日常接觸的聲波類比,講述了理解光纖光柵基本原理所需要的必要知識——波的反射與疊加(干涉)。本文為了解北京大成永盛科技有限公司所生產的北諾?毛細?系列無縫鋼管光纖光柵傳感器的前置科普性文章。


在上一篇文章《毛細?無縫鋼管光纖光柵傳感器》中,我們給出了毛細?無縫鋼管光纖光柵傳感器的定義。然后,我們也介紹了北京大成永盛科技有限公司是一家專業的光纖光柵傳感器生產廠家,所生產的北諾?毛細?系列無縫鋼管光纖光柵傳感器由于采用了更新的材料和結構從而極具特色。

為了讓大家更好地了解大成永盛的產品,今天我們將開始主要介紹光纖光柵傳感器的基本原理(同時也包含了光纖光柵的原理)。本篇文章為科普性文章,非科研性文章,如果哪位朋友覺得本文有原則性錯誤,也請來信指正。

長段北諾?毛細?無縫鋼管 光纖光柵溫度傳感器實物圖

圖1

短段北諾?毛細?無縫鋼管 光纖光柵傳感器(應力/應變/溫度)實物圖
圖2


既然是科普性文章,那么也請大家相信,這篇文章并不難,最難的部分,也不會超出高中的知識,因此請大家耐心觀看。

在講述光纖光柵傳感器的原理之前,我們首先需要知道波的反射和波的疊加(干涉)。這是因為,光纖光柵傳感器最重要的部分就在于能夠被準確地檢測出某些特殊波長的反射光,通過反射光的波長變化,反映出待測物理量的變化(典型如應力、應變、溫度)。

由于光波頻率很高,波長很短,如果不是專業人士,我們在日常生活中不容易直接觀測到光波的特點,為了便于大家理解,我在此處使用聲波來類比光波——聲波光波,長波短波,反正都是波。

一、單列聲波(光波)的反射

在生活中,你很可能遇到過下面這個情景:某一天,你到一處風景優美的地方去旅行,那里有群山。你來到一座山前,忽然心生豪邁,對著大山你開始呼喊“北諾?……”(當然,你也可以喊“大成永盛”或者你愛的人的名字),這時,你聽到了山的回聲“北諾?……”,這個回聲就是聲波的反射(整個過程詳見圖3)。你向大山發出了聲波(入射波),大山給了你相應的波的反射(反射波)。

聲波的反射過程

圖3

二、多列聲波(光波)的反射

你接著向前,進入了一個山谷,對著山谷,你又開始呼喊“北諾?……”,這時,你聽到了山谷兩面都在給你回聲“北諾?……,北諾?……”,這山谷兩面的回聲就是兩列或多列聲波的反射(整個過程詳見圖4)。

聲波的不同時序反射過程

圖4

三、多列聲波(光波)的干涉

機緣巧合,你走到了山谷中的某一個點(在你行進的路線上,一定存在著這一系列的點),在這里你又開始呼喊“北諾?……”,結果,山谷兩面的回聲如同洪鐘大呂“北諾?……”,震得你腦袋嗡嗡直響。發生了什么?原來,此時兩列聲波或多列聲波發生了干涉(同時到達,形成正疊加,整個過程詳見圖5)。

聲波的疊加干涉過程

圖5

光波同聲波一樣,在更小的尺度上,滿足一定條件(布拉格條件)的光波在通過布拉格光纖光柵(FBG)時也會產生多路反射波的正向疊加(干涉)。

由于本文為北京大成永盛科技有限公司生產的北諾?毛細?系列無縫鋼管光纖光柵傳感器的前置科普性文章,因此,幾米之外就會發生的兩列聲波或多列聲波的負疊加,我們不再贅述。因為,我們在光纖光柵傳感器中需要檢測的就是多列波的正疊加。

行文至此,相信你已經對于聲波(光波)的反射與疊加(干涉)有了一定的理解。除了風景優美的大山,你也可以來北京的天壇公園體會本文所說的波的特性,天壇公園有一個回音壁,皇穹宇處還有三音石。

需要進一步強調的是:聲波的特性如此,光纖中傳輸的光波在遇到光纖光柵(FBG)時的特性也一樣如此,也一樣滿足波的反射與疊加原理(當然光纖中光波的反射更復雜,需要詳細了解的朋友請自行查閱耦合理論,導模反射等)。我們將在下一篇文章里,以光波為基礎介紹光纖光柵是如何工作的。敬請期待!

我們的理念是:“北諾?,讓光纖不脆弱!”

聲明:本公司系列產品多包含了包括商標和專利在內的多項知識產權,為推動行業發展和技術進步,北諾?毛細?系列無縫鋼管光纖光柵傳感器產品價格適中,鼓勵大家正規渠道購買。未經授權,請勿仿制!


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