1. 研究目的与意义（文献综述）

当前，随着光纤及其相关技术的日趋成熟，光纤传感器的实用化开发已经成为研究领域的的热点和关键。光纤 bragg 光栅是最近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一,它具有独特的滤波和色散特性,被广泛应用到光纤通信中的光发送、光放大、光纤色散补偿、光接收等各个方面, 成为下一代高速光纤通信系统中不可缺少的器件。除此之外, 由于光纤 bragg光栅的反射波长会随着温度、应力的变化而发生“波长移位” , 因而被制成各种类型的传感器 ,其中最典型的就是光纤 bragg光栅应变传感器。除了具有一般传感器的优点外, 光纤bragg光栅应变传感器还具有很多优良的特性:成本低,稳定性好,体积小 ,抗电磁干扰性好 ,信息对波长绝对编码 ,不受光强影响, 能绝对测量, 易于波分 、时分复用等。尤其是它作为本征传感器, 可靠性高 ,便于埋入材料内部,与光纤结合。这些特点使得光纤 bragg 光栅应变传感器在航空航天、石油化工、土木工程等领域的应变测试中有着广泛的应用。

自从1989年美国的moray等人首次进行光纤光栅的应变与温度传感器研究以来，世界各国都对其十分关注并开展了广泛的应用研究，在短短的10多年时间里光纤光栅已成为传感领域发展最快的技术，并在很多领域取得了成功的应用，如航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等领域。

结合实际的工程，在建筑结构中利用光纤光栅应变传感器进行长期结构监测，实现对大型结构的准分布传感测试的技术日益发展，而在常规的应变传感测试中，裸光纤光栅在工程应用中常遇到两大主要难题: 其一，裸光纤光栅具有易脆、易损坏的缺点，导致其难以与拉索封装，因此在土木工程粗放式的施工环境中难以推广使用; 其二，通常情况下，光纤光栅的极限应变为 5000με 左右，而预应力钢绞线在其使用期间的应变通常可达 8000με，甚至 10000με 以上，因此 fbg 传感器由于其自身极限应变较小难以实现预应力筋大应变的监测。基于以上两点，提出了采用螺旋倾斜式耦合光纤光栅的方法来解决 fbg 应变传感器量程不足的问题。同样的设计大应变光纤光栅传感器。

2. 研究的基本内容与方案

进本内容是结合科研项目，主要开展大应变（10000μm左右）光纤光栅测量方法及其传感器设计，具体内容是：（1）掌握光纤光栅测量和f-p腔的基本原理，以及应力/应变的基本概念和计算方法；（2）设计大应变光纤光栅测量方案及其传感器；（3）分析计算传感器的传感特性；（4）开展其传感特性的实验测试分析。

主要的技术方案就是采用倾斜式耦合光纤光栅的方法来测量大应变。光纤光栅通过基底上的斜向刻槽埋入其中，表面涂抹环氧树脂以粘固。

光纤光栅通过基底上的斜向刻槽埋入其中，表面涂抹环氧树脂以粘固。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需解决的问题。确定方案，完成开题报告。

第4-5周：拟定测控系统方案，完成英文翻译。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]l.gao, t. zhu, m. deng, k. s. chiang, x. k. sun, x. p. dong, et al., “long-period fiber grating within d-shaped fiber using magnetic fluid for magnetic-field detection,” ieee photonics journal, 2013, 4(6): 2095–2104.

[2]q.zhang, t. zhu, f. yin and k. s. chiang, "temperature-insensitive real-time inclinometer based on an etched fiber bragg grating," in ieee photonics technology letters, vol. 26, no. 10, pp. 1049-1052, may15, 2014.

[3]q. zhang, t. zhu, y. s. hou, and k. s. chiang, “all-fiber vibration sensor based on a fabry–perot interferometer and a microstructure beam,” journal of the optical society of america b-optical physics, 2013, 30(5): 1211–1215.