布拉格光纤光栅受外界力、温度综合影响后反射谱的影响仿真研究

资 源 简 介

布拉格光纤光栅受外界力、温度综合影响后反射谱的影响仿真研究

详 情 说 明

布拉格光纤光栅（FBG）作为光纤传感领域的核心元件，其反射谱特性会同时受到温度与外界应力的综合影响。通过仿真手段研究这种多物理场耦合效应，对实际工程中的温度补偿和应力测量具有重要指导意义。

在仿真建模中，需同时考虑热膨胀效应和弹光效应：温度变化通过热光系数改变光纤折射率，同时引发材料膨胀导致栅格周期变化；外界应力则通过弹光效应调整折射率，并直接使栅格发生形变。这两种物理机制的叠加会显著改变FBG的布拉格波长，表现为反射谱的整体偏移或展宽。

多物理场耦合仿真通常需要分步实现：先建立FBG的几何模型并设置初始光栅参数，再分别导入热力学模块和结构力学模块，通过耦合变量实现温度场与应力场的交互计算。最终通过传输矩阵法或耦合模理论求解反射谱特征，可观察到双参数影响下反射峰的非线性响应规律。

该研究对提升FBG传感器在复杂环境（如桥梁健康监测、输油管道检测）中的测量精度具有应用价值，尤其需要关注温度与应力的交叉敏感问题。通过仿真数据可优化传感器封装设计或开发解耦算法，实现物理参量的精确分离测量。