IEC 61757-2-1:2021

Fibre optic sensors - Part 2-1: Temperature measurement - Temperature sensors based on fibre Bragg gratings

IEC 61757-2-1:2021 specifies the terminology, characteristic performance parameters and related test methods of optical temperature sensors based on fibre Bragg gratings (FBG) that carry out temperature measurements in the temperature range between ‑260 °C and 600 °C. Generic specifications for fibre optic sensors are defined in IEC 61757.

Capteurs fibroniques - Partie 2-1: Mesure de la température - Capteurs de température basés sur des réseaux de Bragg à fibres

IEC 61757-2-1:2021 spécifie la terminologie, les paramètres de performance caractéristiques et les méthodes d’essai associées des capteurs de température optiques basés sur des réseaux de Bragg à fibres (FBG) qui réalisent des mesures de température dans la plage de températures comprise entre –260 °C et 600 °C. Les spécifications génériques applicables aux capteurs fibroniques sont définies dans l’IEC 61757.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 27-Jul-2021
• ICS: 33.180.99 - Other fibre optic equipment
• Technical Committee: SC 86C - Fibre optic systems and active devices
• Drafting Committee: WG 2 - TC 86/SC 86C/WG 2
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 03-Sep-2021
• Completion Date: 28-Jul-2021

Standards Content (Sample)

IEC 61757-2-1 ®
Edition 1.0 2021-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Fibre optic sensors –
Part 2-1: Temperature measurement – Temperature sensors based on fibre
Bragg gratings
Capteurs fibroniques –
Partie 2-1: Mesure de la température – Capteurs de température basés
sur des réseaux de Bragg à fibres

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Edition 1.0 2021-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Fibre optic sensors –
Part 2-1: Temperature measurement – Temperature sensors based on fibre

Bragg gratings
Capteurs fibroniques –
Partie 2-1: Mesure de la température – Capteurs de température basés

sur des réseaux de Bragg à fibres

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 33.180.99 ISBN 978-2-8322-1009-5

– 2 – IEC 61757-2-1:2021 © IEC 2021
CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms, definitions, abbreviated terms and symbols of quantities . 7
3.1 Terms and definitions . 8
3.2 Abbreviated terms . 11
3.3 Symbols of quantities . 12
4 Design and characteristics of an FBG temperature sensor . 13
4.1 Fibre Bragg grating (FBG) . 13
4.2 Dependence of Bragg wavelength on temperature . 13
4.3 Design features. 14
5 Performance parameters . 14
6 Test apparatuses for performance parameter determination . 15
6.1 Temperature calibration equipment . 15
6.2 Optical spectrum analyzer and interrogator . 16
6.3 Broadband light source . 16
7 Test procedures of performance parameters . 16
7.1 Sample preparation and test set-up . 16
7.2 Bragg wavelength λ . 17
Bref
7.2.1 Measuring procedure . 17
7.2.2 Evaluation . 18
7.2.3 Reporting . 18
7.3 FBG peak spectral width . 18
7.3.1 Measuring procedure . 18
7.3.2 Evaluation . 18
7.3.3 Reporting . 18
7.4 FBG reflectivity . 18
7.4.1 Measuring procedure . 18
7.4.2 Evaluation . 18
7.4.3 Reporting . 19
7.5 Side-lobe suppression ratio . 19
7.5.1 Measuring procedure . 19
7.5.2 Evaluation . 20
7.5.3 Reporting . 20
7.6 Signal-to-noise ratio . 21
7.6.1 Measuring procedure . 21
7.6.2 Evaluation . 21
7.6.3 Reporting . 21
7.7 Characteristic curve . 22
7.7.1 Measuring procedure . 22
7.7.2 Evaluation . 23
7.7.3 Reporting . 27
7.8 Thermal time constant. 28
7.8.1 Measuring procedure . 28
7.8.2 Evaluation . 28

7.8.3 Reporting . 28
7.9 Sensor stability . 29
7.9.1 Measuring procedure . 29
7.9.2 Evaluation . 29
7.9.3 Reporting . 29
Annex A (informative) Blank detail specification . 30
A.1 General . 30
A.2 Mechanical and optical set-up . 30
A.3 Operational characteristics . 30
A.4 Limiting parameters . 31
A.5 Further information given upon request . 31
Annex B (informative) Examples of specific temperature calibration equipment . 32
B.1 Simple liquid bath . 32
B.2 Liquid tube-thermostat . 33
B.3 Solid-state calibration equipment . 34
Annex C (informative) Contributions to measurement uncertainty . 37
Bibliography . 38

Figure 1 – Principal test set-up for FBG . 17
Figure 2 – Determination of the FBG reflectivity from the reflection spectrum (left) and
transmission spectrum (right) . 19
Figure 3 – Side-lobes in the case of a single FBG temperature sensor . 20
Figure 4 – Signal-to-noise ratio determination . 21
Figure 5 – Example of a polynomial fit of calibration points λ (T ) . 24
B,i N,i
Figure 6 – Example of a third-order polynomial fit . 25
Figure 7 – Example of a fourth-order polynomial fit . 26
Figure 8 – Example of a polynomial fit of the sensitivity . 27
Figure 9 – Typical response time curve .
...