苑立波

（1.哈尔滨工程大学 理学院 光子科学与技术研究中心，哈尔滨 150001；2.黑龙江省光纤传感科学与技术重点实验室，哈尔滨 150001）

0 引言

本文主要讨论的是应变与温度的测量。但是由于任何应变的测量，都无法避免温度变化带来的干扰，所以在实际应用中，通常要在测量应变的同时监测被测结构的温度变化。考虑热膨胀效应和温度对光纤折射率的影响，便可得到纯机械应变。另外，在光纤应变测量中通常假设应变场是完全轴向分布的，亦即，应变仅存在于沿着光纤的方向。

事实上，光纤本身所感知的应变与基体结构的应变相关，但二者不完全一致。本文主要讨论应变从基体到光纤的传导机制，通过监测光纤中传输的光信号的变化来获得外部的应变和温度信息。对传感系统进行标定时，在基体结构上施加一个已知的温度和应变。这个应变场通过某些边界层传输到光纤，具体的传输机理将在以后介绍。光纤因此而产生的相关参数（例如光程差）的变化结果通过干涉解调单元（例如Michelson 或者Mach－Zehnder干涉仪）的机械位移而解调出来。通过标定实验得到的系统参数，可以在使一个未知应变施加于基体结构上的时候，使系统以一个对应的信号作为输出，其数值大小对应于测定的基体结构中的应变。

1 光纤应变与温度传感基本方程

白光光纤传感器的基本参数是传感部分的光程。在均匀条件下，光程可以表示为：

式中n为光纤纤芯的有效折射率；……