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光纖光柵傳感器工作原理：光纖光柵傳感器

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光纖光柵傳感器
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本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目
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。
光纖光柵傳感器（Fiber Grating Sensor ）屬于光纖傳感器的一種，基于光纖光柵的傳感過程是通過外界物理參量對光纖布拉格（Bragg）波長的調制來獲取傳感信息，是一種波長調制型光纖傳感器。
中文名
光纖光柵傳感器
外文名
Fiber Grating Sensor
類    別
光纖傳感器
類    型
波長調制型光纖傳感器
分    類
溫度傳感器、加速度傳感器等
學    科
電子工程、物理
目錄
1
簡介
2
分類
?
應變
?
溫度
?
位移
?
加速度計
?
壓力
3
特點
4
應用
光纖光柵傳感器簡介
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語音
光纖光柵傳感器可以實現對溫度、應變等物理量的直接測量。由于光纖光柵波長對溫度與應變同時敏感，即溫度與應變同時引起光纖光柵耦合波長移動，使得通過測量光纖光柵耦合波長移動無法對溫度與應變加以區分。因此，解決交叉敏感問題，實現溫度和應力的區分測量是傳感器實用化的前提。通過一定的技術來測定應力和溫度變化來實現對溫度和應力區分測量。這些技術的基本原理都是利用兩根或者兩段具有不同溫度和應變響應靈敏度的光纖光柵構成雙光柵溫度與應變傳感器，通過確定2個光纖光柵的溫度與應變響應靈敏度系數，利用2個二元一次方程解出溫度與應變。區分測量技術大體可分為兩類，即多光纖光柵測量和單光纖光柵測量。多光纖光柵測量主要包括混合FBG/長周期光柵（long period grating）法、雙周期光纖光柵法、光纖光柵/F-P腔集成復用法、雙FBG重疊寫入法。各種方法各有優缺點。FBG/LPG法解調簡單，但很難保證測量的是同一點，精度為9×10-6，1.5℃。雙周期光纖光柵法能保證測量位置，提高了測量精度，但光柵強度低，信號解調困難。光纖光柵/F-P腔集成復用法傳感器溫度穩定性好、體積小、測量精度高，精度可達20×10-6，1℃，但F-P的腔長調節困難，信號解調復雜。雙FBG重疊寫入法精度較高，但是，光柵寫入困難，信號解調也比較復雜。單光纖光柵測量主要包括用不同聚合物材料封裝單光纖光柵法、利用不同的FBG組合和預制應變法等。用聚合物材料封裝單光纖光柵法是利用某些有機物對溫度和應力的響應不同增加光纖光柵對溫度或應力靈敏度，克服交叉敏感效應。這種方法的制作簡單，但選擇聚合物材料困難。利用不同的FBG組合法是把光柵寫于不同折射率和溫度敏感性或不同溫度響應靈敏度和摻雜材料濃度的2種光纖的連接處，利用不同的折射率和溫度靈敏性不同實現區分測量。這種方法解調簡單，且解調為波長編碼避免了應力集中，但具有損耗大、熔接處易斷裂、測量范圍偏小等問題。預制應變法是首先給光纖光柵施加一定的預應變，在預應變的情況下將光纖光柵的一部分牢固地粘貼在懸臂梁上。應力釋放后，未粘貼部分的光纖光柵形變恢復，其中心反射波長不變；而粘貼在懸臂梁上的部分形變不能恢復，從而導致了這部分光纖光柵的中心反射波長改變，因此，這個光纖光柵有2個反射峰，一個反射峰（粘貼在懸臂梁上的部分）對應變和溫度都敏感；另一個反射峰（未粘貼部分）只對溫度敏感，通過測量這2個反射峰的波長漂移可以同時測量溫度和應變。
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光纖光柵傳感器分類
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語音
這些傳感器主要包括光纖光柵應變傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、液位傳感器等。
光纖光柵傳感器應變
此種傳感器是在工程領域中應用最廣泛，技術最成熟的光纖傳感器。應變直接影響光纖光柵的波長漂移，在工作環境較好或是待測結構要求精小傳感器的情況下，人們將裸光纖光柵作為應變傳感器直接粘貼在待測結構的表面或者是埋設在結構的內部。由于光纖光柵比較脆弱，在惡劣工作環境中非常容易破壞，因而需要對其進行封裝后才能使用。目前常用的封裝方式主要有基片式、管式和基于管式的兩端夾持式。
[1]
光纖光柵傳感器溫度
溫度是國際單位制給出的基本物理量之一，是工農業生產和科學實驗中需要經常測量和控制的主要參數，同時也是與人們日常生活密切相關的一個重要物理量。目前，比較常用的電類溫度傳感器主要是熱電偶溫度傳感器和熱敏電阻溫度傳感器。光纖溫度傳感與傳統的傳感器相比有很多優點，如靈敏度高，體積小，耐腐蝕，抗電磁輻射，光路可彎曲，便于遙測等。基于光纖光柵技術的溫度傳感器，采用波長編碼技術，消除了光源功率波動及系統損耗的影響，適用于長期監測;而且多個光纖光柵組成的溫度傳感系統，采用一根光纜，可實現準分布式測量。溫度也是直接影響光纖光柵波長變化的因素，人們常常直接將裸光纖光柵作為溫度傳感器直接應用。同光纖光柵應變傳感器一樣，光纖光柵溫度傳感器也需要進行封裝，封裝技術的主要作用是保護和增敏，人們希望光纖光柵能夠具有較強的機械強度和較長的壽命，與此同時，還希望能在光纖傳感中通過適當的封裝技術提高光纖光柵對溫度的響應靈敏度。普通的光纖光柵其溫度靈敏度只有0.010 nm/℃左右，這樣對于工作波長在1550nm的光纖光柵來說，測量100℃的溫度范圍波長變化僅為lnm。應用分辨率為lpm的解碼儀進行解調可獲得很高的溫度分辨率，而如果因為設備的限制，采用分辨率為0. 06nm的光譜分析儀進行測量，其分辨率僅為6度，遠遠不能滿足實際測量的需要。目前常用的封裝方式有基片式、管式和聚合物封裝方式等。
[2]
光纖光柵傳感器位移
研究人員開展了應用光纖光柵進行位移測量的研究，目前這些研究都是通過測量懸臂梁表面的應變，然后通過計算求得懸臂梁垂直變形，即懸臂梁端部垂直位移。這種“位移傳感器”不是真正意思上的位移傳感器，目前這種傳感器在實際工程已取得了應用，國內亦具有商品化產品。
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光纖光柵傳感器加速度計
1996年，美國的Berkoff等人利用光纖光柵的壓力效應設計了光纖光柵振動加速度計。轉換器由質量板、基板和復合材料組成，質量板和基板都是6mm厚的鋁板，基板作為剛性板起支撐作用，中間為8mm厚的復合材料夾在兩鋁板中間起彈簧的作用。在質量塊的慣性力作用下，埋在復合材料中的光纖光柵受到橫向力作用產生應變，從而導致光纖光柵的布拉格波長變化。采用非平衡M-Z干涉儀對光纖光柵的應變與加速度間的關系進行解調.1998年，Todd采用雙撓性梁作為轉換器設計了光柵加速度計。加速度傳感器由兩個矩形梁和一個質量塊組成，質量塊通過點接觸焊接在兩平行梁中間，光纖光柵貼在第二個矩形梁的下表面。在傳感器受到振動時，在慣性力的作用下，質量塊帶動兩個矩形梁振動使其產生應變，傳遞給光纖光柵引起波長移動。這種傳感器也在國內已經有了商品化的產品。
[2]
光纖光柵傳感器壓力
對拉力或壓力的監測也是監測的一部分重要內容，如橋梁結構的拉索的整體索力、高緯度海洋平臺的冰壓力，以及道路的土壤壓力，水壓力等。哈工大歐進萍等人相繼開發出了光纖光柵拉索壓力環和光纖光柵冰壓力傳感器，英國海軍研究中心開發了光纖光柵土壤壓力傳感器，用以監測公路內部的荷載情況。并且各國相繼開始光纖光柵油氣井壓力傳感器的研究工作。除以上介紹的光纖光柵傳感器外，光纖光柵研究人員和傳感器設計人員基于光纖光柵的傳感原理，還設計出光纖光柵伸長計，光纖光柵曲率計，光纖光柵濕度計，以及光纖光柵傾角儀，光纖光柵連通管等。此外，人們還通過光纖光柵應變傳感器制成用于測量公路運輸情況的運輸計、用于測量公路施工過程中瀝青應變的應變計等。
[2]
光纖光柵傳感器特點
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語音
1、抗電磁干擾：一般電磁輻射的頻率比光波低許多，所以在光纖中傳輸的光信號不受電磁干擾的影響。2、電絕緣性能好，安全可靠：光纖本身是由電介質構成的，而且無需電源驅動，因此適宜于在易燃易爆的油、氣、化工生產中使用。3、耐腐蝕，化學性能穩定：由于制作光纖的材料一石英具有極高的化學穩定性，因此光纖傳感器適宜于在較惡劣環境中使用。4、體積小、重量輕，幾何形狀可塑。5、傳輸損耗小：可實現遠距離遙控監測。6、傳輸容量大：可實現多點分布式測量。7、測量范圍廣：可測量溫度、壓強、應變、應力、流量、流速、電流、 電壓、液位、液體濃度、成分等。
[2]
光纖光柵傳感器應用
編輯
語音
自從1989年美國的Morey等人首次進行光纖光柵的應變與溫度傳感器研究以來，世界各國都對其十分關注并開展了廣泛的應用研究，在短短的10多年時間里光纖光柵己成為傳感領域發展最快的技術，并在很多領域取得了成功的應用，如航空航天、土木工程、復合材料、石油化工等領域。1、土木及水利工程中的應用土木工程中的結構監測是光纖光柵傳感器應用最活躍的領域。力學參量的測量對于橋梁、礦井、隧道、大壩、建筑物等的維護和健康狀況監測是非常重要的.通過測量上述結構的應變分布，可以預知結構局部的載荷及健康狀況.。光纖光柵傳感器可以貼在結構的表面或預先埋入結構中，對結構同時進行健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等，以監視結構的缺陷情況.。另外，多個光纖光柵傳感器可以串接成一個傳感網絡，對結構進行準分布式檢測，可以用計算機對傳感信號進行遠程控制。2、在橋梁安全監測中的應用目前， 應用光纖光柵傳感器最多的領域當數橋梁的安全監測。斜拉橋斜拉索、懸索橋主纜及吊桿和系桿拱橋系桿等是這些橋梁體系的關鍵受力構件，其他土木工程結構的預應力錨固體系，如結構加固采用的錨索、錨桿也是關鍵的受力構件。上述受力構件的受力大小及分布變化最直接地反映結構的健康狀況，因此對這些構件的受力狀況監測及在此基礎上的安全分析評估具有重大意義。加拿大卡爾加里附近的Beddington Trail 大橋是最早使用光纖光柵傳感器進行測量的橋梁之一(1993 年)， 16 個光纖光柵傳感器貼在預應力混凝土支撐的鋼增強桿和炭纖復合材料筋上，對橋梁結構進行長期監測， 而這在以前被認為是不可能。德國德累斯頓附近A 4 高速公路上有一座跨度72 m的預應力混凝土橋， 德累斯頓大學的Meis－sner 等人將布拉格光柵埋入橋的混凝土棱柱中， 測量荷載下的基本線性響應， 并且用常規的應變測量儀器作了對比試驗， 證實了光纖光柵傳感器的應用可行性。瑞士應力分析實驗室和美國海軍研究實驗室， 在瑞士洛桑附近的V aux 箱形梁高架橋的建造過程中， 使用了32個光纖光柵傳感器對箱形梁被推拉時的準靜態應變進行了監測， 32個光纖光柵分布于箱形梁的不同位置、用掃描法- 泊系統進行信號解調。2003年6月，同濟大學橋梁系史家均老師主持的盧浦大橋健康檢測項目中，采用了上海紫珊光電的光纖光柵傳感器，用于檢測大橋在各種情況下的應力應變和溫度變化情況。施工情況：整個檢測項目的實施主要包括傳感器布設、數據測量和數據分析三大步。在盧浦大橋選定的端面上布設了8個光纖光柵應變傳感器和4個光纖光柵溫度傳感器，其中8個光纖光柵應變傳感器串接為1路，4個溫度傳感器串接為1路，然后通過光纖傳輸到橋管所，實現大橋的集中管理。數據測量的周期根據業主的要求來確定，通過在橋面加載的方式，利用光纖光柵傳感網絡分析儀，完成橋梁的動態應變測試。3、在混凝土梁應變監測中的應用1989年，美國Brown University 的Mendez 等人首先提出把光纖傳感器埋入混凝土建筑和結構中， 并描述了實際應用中這一研究領域的一些基本設想。此后， 美國、英國、加拿大、日本等國家的大學、研究機構投入了很大力量研究光纖傳感器在智能混凝土結構中的應用。在混凝土結構澆注時所遇到的一個非常棘手的問題是： 如何才能在混凝土澆搗時避免破壞傳感器及光纜。光纖Bragg光柵通常寫于普通單模通訊光纖上， 其質地脆， 易斷裂， 為適應土木工程施工粗放性的特點， 在將其作為傳感器測量建筑結構應變時，應采取適當保護措施。一種可行的方案是：在鋼筋籠中布置好混凝土應變傳感器的光纖線路后， 將混凝土應變傳感器用鐵絲等按照預定位置固定在鋼筋籠中， 然后將中間段用紗布纏繞并用膠帶固定。而對粘貼式鋼筋應變傳感器一般則用外涂膠層進行保護。4、在水位遙測中的應用在光纖光柵技術平臺上研制出的高精度光學水位傳感器專門用于江河、湖泊以及排污系統水位的測量。傳感器的精度可以到達±0.1%F·S。光纖安裝在傳感器內部，由于光纖纖芯折射率的周期性變化形成了FBG，并反射符合布拉格條件的某一波長的光信號。當FBG與彈性膜片或其它設備連接在一起時，水位的變化會拉伸或壓縮FBG。而且，反射波長會隨著折射率周期性變化而發生變化。那么，根據反射波長的偏移就可以監測出水位的變化。5、在公路健康檢測中的應用公路健康監測必要性：交通是與人們息息相關的事情，同樣也是制約城市發展的主要因素，可以說交通的好壞可以直接決定一個城市的發展命運。每年國家都要投入大量資金用在公路修建以及維護上，其中維護費用占據了很大一部分。即便是這樣，每年仍然有大量公路遭到破壞，公路的早期損壞已成為影響高速公路使用功能的發揮和誘發交通事故的一大病害。而破壞一般都是因為汽車超載，超速以及自然原因引起的，并且也和公路修建的質量有很大關系。所以在公路施工過程以及使用過程中進行健康檢測是非常有必要的。現在的公路一般分三層進行施工，分為底基層、普通層和瀝青層，在施工過程中埋入溫度以及應變傳感器可以及時得到溫度以及應變的變化情況，對公路質量進行實時監控。詳細了解施工材料的特點以及影響施工質量的因素。
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參考資料
1.

賈宏志. 光纖光柵傳感器的理論和技術研究[D].中國科學院西安光學精密機械研究所,2001.
2.

李科. 光纖光柵傳感器的研究[D].太原科技大學,2008.

光纖光柵傳感器工作原理：光纖光柵傳感器原理

本視頻講解了光纖光柵傳感器的傳感原理，先簡要講述了什么是光柵，什么是光纖光柵，以及常見的光纖光柵制造方法（紫外光掩模板照射及飛秒激光逐點刻寫），再重點講述了光纖光柵在用于光纖傳感時能夠直接測量的三個物理參量，以及為什么光纖光柵能夠被用于溫度、力和長度測試的根本原因。而后介紹了傳統的光纖光柵傳感器外觀，并給出了幾種新型的光纖光柵傳感器，它們均由北京大成永盛科技有限公司生產和制造，并最終提出了大成永盛的產品理念：“北諾?，讓光纖不脆弱！”
光纖光柵傳感器原理 溫度 應變
本文轉載自北京大成永盛科技有限公司官網："光纖光柵傳感器原理的視頻講解"一文,本文內容有時會有更新和修訂。

光纖光柵傳感器工作原理：光纖光柵傳感器的工作原理是什么？

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光柵傳感器的原理說明

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2020-02-23 05:24:00

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本文主要介紹了光柵式傳感器工作原理及光柵式傳感器的應用。

2019-11-11 14:41:32

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2019-09-23 15:13:17

光纖布拉格光柵傳感器的特點以及工作原理解析

從基本原理來看，光纖傳感器會根據所測試的外部環境參數的變化來改變其傳播的光波的一個或幾個屬性，比如強度、相位、偏振狀態以及頻率等。非固有型 （混合型） 光纖傳感器僅僅將光纖作為光波在設備與傳感元件之間的傳輸介質，而固有型光纖傳感器則將光纖本身作為傳感元件使用。

2019-08-26 08:49:26

光纖布拉格光柵傳感器的工作原理解析

從基本原理來看，光纖傳感器會根據所測試的外部環境參數的變化來改變其傳播的光波的一個或幾個屬性，比如強度、相位、偏振狀態以及頻率等。非固有型 （混合型） 光纖傳感器僅僅將光纖作為光波在設備與傳感元件之間的傳輸介質，而固有型光纖傳感器則將光纖本身作為傳感元件使用。

2019-08-19 14:02:46

光纖光柵傳感器在面板壩工程安全監測中的應用

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2019-06-27 09:01:19

光纖光柵定義及分類！光纖光柵傳感器的工作原理

對于一定長度的均勻光纖Bragg光柵，其反射譜中主峰的兩側伴隨有一系列的側峰，一般稱這些側峰為光柵的邊模。如將光柵應用于一些對邊模的抑制比要求較高的器件如密集波分復用器，這些側峰的存在是一個不良的因素，它嚴重影響器件的信道隔離度。

2019-04-16 14:44:47

光纖傳感器的工作原理

光纖傳感器是一種將被測對象的狀態轉變為可測的光信號的傳感器。光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經由光纖送入調制器，在調制器內與外界被測參數的相互作用， 使光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等發生變化，成為被調制的光信號，再經過光纖送入光電器件、經解調器后獲得被測參數。

2018-09-30 16:48:06

光纖光柵傳感器有哪些功能型封裝？

經過近十幾年來的研究，光纖光柵的傳感機理己基本探明，用于測量各種物理量的多種結構光纖光柵傳感器己被制作出來。目前，光纖光柵傳感器可以檢測的物理量包括溫度、應變、應力、位移、壓強、扭角、扭知(扭應力)、加速度、電流、電壓、磁場、頻率及濃度等。

2018-08-23 14:54:35

光纖光柵傳感系統的詳細介紹

，光纖光柵的制造技術不斷完善，人們對光纖光柵在光傳感方面的研究變得更為廣泛和深入。光纖光柵傳感器具有一般傳感器抗電磁干擾、靈敏度高、尺寸小、重量輕、成本低，適于在高溫、腐蝕性等環境中使用的優點外，還具有本

2018-06-10 08:53:00

光纖傳感器的應用場景

光纖傳感器與測量技術是當今傳感器技術領域新的發展引應用，其測量用的光纖傳感器有很多種類，有很多種工作方式。國內市場上光纖傳感器應用主要在以下四種：光纖陀螺、光纖光柵傳感器、光纖電流傳感器和光纖水聽器。下面對這四種產品分別介紹一下。
光纖傳感器應用種類

2018-03-06 11:00:06

光柵尺是什么_光柵尺的工作原理

光柵尺，也稱為光柵尺位移傳感器或光柵尺傳感器，是通過利用光柵的光學原理工作的測量反饋裝置。光柵尺經常應用于數控機床的閉環伺服系統中，可用作直線位移或者角位移的檢測。

2017-12-12 18:51:52

光纖光柵傳感器原理內容詳解

光纖光柵的種類很多，主要分兩大類：一是Bragg光柵（也稱為反射或短周期光柵）；二是透射光柵（也稱為長周期光柵）。光纖光柵從結構上可分為周期性結構和非周期性結構，從功能上還可分為濾波型光柵和色散補償型光柵，色散補償型光柵是非周期光柵，又稱為啁啾光柵（chirp光柵）。

2017-09-28 15:38:56

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光纖光柵傳感器工作原理：光纖布拉格光柵傳感器的特點以及工作原理解析

描述
近幾十年以來，電氣傳感器一直作為測量物理與機械現象的標準設備發揮著它的作用。盡管它們在測試測量中無處不在，但作為電氣化的設備，他們有著與生俱來的缺陷，例如信號傳輸過程中的損耗，容易受電磁噪聲的干擾等等。這些缺陷會造成在一些特殊的應用場合中，電氣傳感器的使用變得相當具有挑戰性，甚至完全不適用。光纖光學傳感器就是針對這些應用挑戰極好的解決方法，使用光束代替電流，而使用標準光纖代替銅線作為傳輸介質。
在過去的二十年中，光電子學的發展以及光纖通信行業中大量的革新極大地降低了光學器件的價格，提高了質量。通過調整光學器件行業的經濟規模，光纖傳感器和光纖儀器已經從實驗室試驗研究階段擴展到了現場實際應用場合，比如建筑結構健康監測應用等。
光纖傳感器簡介
從基本原理來看，光纖傳感器會根據所測試的外部環境參數的變化來改變其傳播的光波的一個或幾個屬性，比如強度、相位、偏振狀態以及頻率等。非固有型 （混合型） 光纖傳感器僅僅將光纖作為光波在設備與傳感元件之間的傳輸介質，而固有型光纖傳感器則將光纖本身作為傳感元件使用。
光纖傳感技術的核心是光纖–一條纖細的玻璃線，光波能夠在其中心進行傳播。光纖主要由三個部分組成：纖芯（core），包層（cladding）和保護層（buffer coating）。其中包層能夠將纖芯發出的雜散光波反射回纖芯中，以保證光波在纖芯中具有最低的傳輸損耗。這個功能的實現原理是纖芯的光折射率比包層的折射率高，這樣光波從纖芯傳播到包層的時候會發生全內反射。最外面的保護層提供保護作用，避免外界環境或外力對光纖造成損壞。而且可以根據需要要強度和保護程序的不同，使用多層保護層。
圖1. 典型光纖的橫截面圖
光纖布拉格光柵（FBS）傳感器
光纖布拉格光柵傳感器是一種使用頻率最高，范圍最廣的光纖傳感器，這種傳感器能根據環境溫度以及/或者應變的變化來改變其反射的光波的波長。光纖布拉格光柵是通過全息干涉法或者相位掩膜法來將一小段光敏感的光纖暴露在一個光強周期分布的光波下面。這樣光纖的光折射率就會根據其被照射的光波強度而永久改變。這種方法造成的光折射率的周期性變化就叫做光纖布拉格光柵。
當一束廣譜的光束被傳播到光纖布拉格光柵的時候，光折射率被改變以后的每一小段光纖就只會反射一種特定波長的光波，這個波長稱為布拉格波長，如下面的方程 （1） 中所示。這種特性就使光纖布拉格光柵只反射一種特定波長的光波，而其它波長的光波都會被傳播。
在方程 （1）中，λb 是布拉格波長，n 是光纖纖芯的有效折射率，而 λ 是光柵之間的間隔長度，稱為光柵周期。
圖2. 光纖布拉格光柵傳感器的工作原理
因為布拉格波長是光柵之間的間隔長度的函數（方程 （1） 中的λ），所以光纖布拉格光柵可以被生產為具有不同的布拉格波長，這樣就能夠使用不同的光纖布拉格光柵來反射特定波長的光波。
圖3. 光纖布拉格光柵透視圖
應變以及溫度的改變會同時影響光纖布拉格光柵有效的光折射率 n 以及光柵周期λ ，造成的結果就是光柵反射光波波長的改變。光纖布拉格光柵反射波長隨應變和溫度的變化可以近似地用方程 （2） 中的關系來表示：
其中 δλ 是反射波長的變化而 λo 為初始的反射波長。
右邊加號前的第一個表示式表示的是應變的變化對反射波長的影響。其中 pe 是應變光學靈敏系數，而 ε 是光柵所受到應變影響。加號后面的第二個表達式表示的是溫度的變化對波長造成的影響。其中 αλ 是熱膨脹系數而 αn 是溫度光學靈敏系數。αn 體現了光折射率因為溫度變化造成的影響而 αλ 體現了同樣的溫度變化造成的光柵周期的改變。
正因為光纖布拉格光柵會同時受到應變和溫度變化的影響，所以在計算反射波長變化的時候既要同時考慮這兩種因素，又要分別對其進行分析。當進行溫度測量的時候，光纖布拉格光柵必須保持在完全不受應變影響的條件下。你可以使用為此專門進行封裝的FBG溫度傳感器，這種傳感器能保證封裝內部光纖布拉格光柵的屬性不會耦合于任何外部的彎曲，拉伸，擠壓或扭曲應變。在這種情況下，玻璃的熱膨脹系數 αλ 通常在實用中是可以忽略的;所以，因溫度變化而造成的反射波長的改變就可以主要由該光纖的溫度光學靈敏系數 αn 來決定了。
光纖布拉格光柵應變傳感器在某種程序上講就更加復雜了，因為溫度和應變會同時影響傳感器的反射波長。為了正確地進行的測量，在測試的時候，必須針對溫度對光纖布拉格光柵造成的影響進行補償。為了實現這種補償，可以使用一個與FBG應變傳感器有良好熱接觸的FBG溫度傳感器來完成。得到測試結果以后，只需要簡單地從FBG應變傳感器測得的波長改變中減去由FBG溫度傳感器測得的波長改變就可以從方程 （2） 中消去加號右邊的第二個表達式，這樣做就補償了應變測試中溫度變化造成的影響了。
安裝光纖布拉格光柵應變傳感器的過程和安裝傳統的電氣應變傳感器的過程類似，而且FBG應變傳感器有許多種不同的種類和安裝方法可供選擇，包含環氧樹脂型，可焊接型， 螺栓固定型和嵌入式型。
探詢方法
由于光纖布拉格光柵可以被植入不同的特定反射波長，所以可以利用它來實現良好的波分復用 （WDM） 技術。這個特性使得可以在一條長距離的獨立光纖上，以菊花鏈的形式連接多個不同的擁有特定布拉格波長的傳感器。波分復用技術在可用的光學廣譜中為每一個FBG傳感器分配了一個特定的波長范圍供其使用。由于光纖布拉格光柵固有的波長特性，就算在傳輸過程中由于光纖介質的彎曲和傳輸造成了光強的損耗和衰減，傳感器測得的結果也仍然能夠保持準確。
每一個獨立的光纖布拉格光柵傳感器的工作波長范圍和波長探詢器可探詢的總波長范圍決定了在一條單獨的光纖上可以掛接的傳感器的數量。一般來說，因為應變改變造成的波長改變會比溫度改變造成的波長改變更加明顯，所以一般會為FBG應變傳感器分配大概5納米的工作波長范圍，而FBG溫度傳感器則分配大概1納米的工作波長范圍。又因為通常的波長探詢器能提供的測試范圍大概為60到80納米，所以一條光纖上掛接的傳感器數量一般可以從1個到80個不等 – 當然，這要建立在各個傳感器反射波長的區域在光譜范圍內不會有重疊 （圖 4） 的基礎上的。因此，在選擇FBG傳感器的時候，需要仔細地選擇標稱波長以及工作波長范圍來保證每一個傳感器都有其獨立的工作波長區域。
圖4. 同一條光纖上掛接的每一個FBG傳感器必須具有其獨立的工作波長范圍
一般的FBG傳感器會擁有幾個納米的工作波長范圍，所以光學探詢器必須能夠完成分辨率為幾個皮米甚至更小的測量 – 一個相當小的量級。探詢FBG光柵傳感器可以有幾種方法。干涉計是通常運用的實驗室設備，它可以提供相當高分辨率的光譜分析。但是，這些儀器一般來說非常昂貴，體積龐大并且不夠堅固，所以在一些涉及各種結構的現場監測的應用中，如風機葉片，橋梁，水管以及大壩等環境的監測中，這些儀器都不適用。
一種更加堅固的方法是引入了電荷耦合器件 （charge-coupled device - CCD） 以及固定的分散性單元，一般是指波長位置轉換。
在這種方法中，會用一個廣譜的光源照射FBG傳感器 （或者一系列FBG傳感器）。這些反射光束會通過一個分散性單元，分散性單元會將波長不同的反射光束分別分配到電荷耦合器件（CCD）表面不同的位置上去。如下圖5所示。
圖5. 使用波長位置轉換法探詢FBG光學傳感器
這種方法可以快速并且同時地對掛接在光纖上的所有FBG傳感器進行測量，但是它只提供了非常有限的分辨率以及信噪比 （SNR）。舉例來說，如果我們希望在80納米的波長范圍中實現1皮米的分辨率，那么我們需要一個包含80，000個像素點的線性CCD器件，這個像素指標已經比目前在市面上能夠找到的最好的線性CCD器件 （截至2010年7月） 的指標高出了10倍以上。另外，因為廣譜光源的能量是被分散到一個很廣的波長范圍中，所以FBG反射光束的能量會非常小，有時候甚至會給測量帶來困難。
目前最流行的方法是利用一個可調法珀濾波器來創造一束具有高能量，并且能夠快速掃頻的激光源來代替傳統的廣譜的光源。可調的激光源將能量集中在一個很窄的波長范圍里面，提供了一個具有很高信噪比的高能量的光源。這種體系結構提供的高光學功率讓使用一條光纖掛載多個光學通道成為可能，這樣就能有效地減少多通道探詢器的成本并且降低系統的復雜度。基于這種可調激光架構的探詢器可以在一個相對大的波長范圍里面以很窄的光譜帶進行掃描，另一方面，一臺光探測器將與這個掃描同步，測量從FBG傳感器反射回來的激光束。當可調激光器發射的激光波長與FBG傳感器的布拉格波長吻合的時候，光探測器就能測量到相應的響應。該響應發生的時候可調激光的波長就對應了此時FBG傳感器處測得的溫度以及/或者應變，如圖 6所示。
圖6. 用可調激光源法探詢FBG光學傳感器
使用這種方法進行探詢可以達到大概1皮米的精度，對應到傳統FBG傳感器的精度即是約1.2微應變（FBG應變傳感器）或約0.1攝氏度（FBG溫度傳感器）。因為可調激光源法相對于其它的方法來說具有很高的光學功率，所以這種探詢法還可以適用于光纖長度更大 （超過10千米） 的測量應用中。
FBG光學傳感器的優勢
通過使用光波代替電流以及使用標準光纖代替銅線作為傳輸介質，FBG光學傳感解決了許多使用電氣傳感需要面臨的挑戰和解決的困難。光纖和FBG光學傳感器都是絕緣體，具有被動性電學特性，并且不受電磁感應噪聲的影響。具有高光學功率可調激光源的探詢器可以以很低的數據丟失率甚至是零丟失來完成長距離的測量。同時，與電氣傳感器系統不同，一個光學通道可以同時完成多個FBG傳感器的測試，極大地減小了測試系統的體積，重量以及復雜度。
在一些外部環境條件惡劣的應用現場中，一些常用的電氣傳感器，例如箔應變片，熱電偶，以及振弦式傳感器已經很難使用甚至已經失效的情況下，光學傳感器是一個非常理想的解決辦法。因為光學傳感器的用途以及安裝方法和這些傳統的電氣傳感器類似，所以從電氣測試方案過渡到光學測試方案會相對簡單。如果能夠對光纖和FBG的工作原理有一個比較好的了解，那將幫助你更好地接受光學測試技術并駕馭這種新技術所帶來的所有優勢。
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