光纤光栅温度计工作原理

光纤光栅温度计（FBG） 的核心原理是：温度变化 → 光栅栅距与折射率变化 → 反射光波长（布拉格波长）漂移 → 波长解调 → 换算温度。

一、什么是光纤光栅（FBG）
通过紫外激光在光纤纤芯内刻写周期性折射率调制结构（栅格）：

• 仅反射特定波长（布拉格波长 λB）
• 其余波长全部透射
• 作用：窄带反射镜 / 滤波器
  

二、温度如何改变光信号（核心机制）
温度变化通过两个效应改变反射波长：

• 热胀冷缩：温度↑ → 光纤微伸长 → 栅距 Λ 变大
• 热光效应：温度↑ → 纤芯折射率 n 微增
  两者共同使 λB 向长波方向漂移（红移）。
  

三、数学关系（温度→波长）
ΔλB = λB · (αf + ξ) · ΔT

• ΔλB：波长偏移量
• λB：原始布拉格波长
• αf：光纤热膨胀系数
• ξ：热光系数
• ΔT：温度变化
  波长偏移与温度近似线性相关。
  

四、完整工作流程

• 光源：宽谱光注入光纤
• 传感：FBG 反射特定波长光
• 传输：反射光沿光纤返回
• 解调：解调仪精确测波长偏移
• 计算：按标定公式换算温度值
  

五、关键特点

• 抗电磁干扰、本质安全、防爆
• 精度高（±0.1~0.5℃）、响应快（ms 级）
• 单纤多测点（串接数十个 FBG）
• 缺点：温度 / 应变交叉敏感（需封装隔离）