光纖光柵傳感系統(tǒng)主要由寬帶光源、光纖光柵傳感器、信號(hào)解調(diào)等組成。寬帶光源為系統(tǒng)提供光能量，光纖光柵傳感器利用光源的光波感應(yīng)外界被測(cè)量的信息，外界被測(cè)量的信息通過(guò)信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地反映出來(lái)。

光源性能的好壞決定著整個(gè)系統(tǒng)所送光信號(hào)的好壞。在光纖光柵傳感中，由于傳感量是對(duì)波長(zhǎng)編碼，光源必須有較寬的帶寬和較強(qiáng)的輸出功率與穩(wěn)定性，以滿足分布式傳感系統(tǒng)中多點(diǎn)多參量測(cè)量的需要。光纖光柵傳感系統(tǒng)常用的光源的有LED，LD和摻雜不同濃度、不同種類(lèi)的稀土離子的光源。

光纖光柵傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、應(yīng)變等物理量的直接測(cè)量。由于光纖光柵波長(zhǎng)對(duì)溫度與應(yīng)變同時(shí)敏感，即溫度與應(yīng)變同時(shí)引起光纖光柵耦合波長(zhǎng)移動(dòng)，使得通過(guò)測(cè)量光纖光柵耦合波長(zhǎng)移動(dòng)無(wú)法對(duì)溫度與應(yīng)變加以區(qū)分。因此，解決交叉敏感問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)溫度和應(yīng)力的區(qū)分測(cè)量是傳感器實(shí)用化的前提。通過(guò)一定的技術(shù)來(lái)測(cè)定應(yīng)力和溫度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和應(yīng)力區(qū)分測(cè)量。這些技術(shù)的基本原理都是利用兩根或者兩段具有不同溫度和應(yīng)變響應(yīng)靈敏度的光纖光柵構(gòu)成雙光柵溫度與應(yīng)變傳感器，通過(guò)確定2個(gè)光纖光柵的溫度與應(yīng)變響應(yīng)靈敏度系數(shù)，利用2個(gè)二元一次方程解出溫度與應(yīng)變。區(qū)分測(cè)量技術(shù)大體可分為兩類(lèi)，即，多光纖光柵測(cè)量和單光纖光柵測(cè)量。

光纖光柵傳感器解調(diào)系統(tǒng)主要分為兩個(gè)模塊：光信號(hào)處理模塊與電信號(hào)處理模塊。光信號(hào)處理模塊主要用來(lái)跟蹤分析傳感光纖光柵的中心反射波長(zhǎng)的漂移，將光信號(hào)波長(zhǎng)信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào);電信號(hào)處理模塊主要用來(lái)完成對(duì)光信號(hào)處理模塊轉(zhuǎn)換來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算，轉(zhuǎn)為數(shù)字信息，提取到外界信息后，最后以用戶熟悉、界面友好的形式輸出顯示。系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：光路系統(tǒng)，擴(kuò)展電路以及嵌入式控制系統(tǒng)。

1. 光路系統(tǒng)主要是由寬帶光源、光隔離器、3 dB耦合器、FBG傳感網(wǎng)絡(luò)及可調(diào)諧F—P濾波器部分等組建而成。光路系統(tǒng)需要外界提供掃描電壓給可調(diào)諧F—P濾波器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧F—P濾波器。

2. 2.擴(kuò)展電路主要包括A/D輸入模塊以及D/A輸出模塊。A/D輸入模塊中PIN光電二極管將FFP-TF的透射光譜轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)信號(hào)放大調(diào)理電路將光路系統(tǒng)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理，再送至STM32系統(tǒng)進(jìn)行A/D采樣。D/A輸出模塊用來(lái)對(duì)光路系統(tǒng)中的可調(diào)諧F—P濾波器提供掃描電壓。

3.A/D輸入模塊，光電檢測(cè)電路是由一個(gè)實(shí)為光-電流-電壓轉(zhuǎn)換的PIN光電二極管及相關(guān)電路部分組成。PIN光電二極管的缺點(diǎn)是輸出的電流一般只有數(shù)微安。PIN光電二極管將接收到的光信號(hào)變?yōu)榕c之成對(duì)應(yīng)比例的微弱電流信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大器以及與PIN光電二極管的。串聯(lián)電阻所組成的放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。持續(xù)光照的PIN光電二極管可看成一個(gè)電流源，當(dāng)它的負(fù)載阻抗為零時(shí)，輸出特性為最好。A/D轉(zhuǎn)換是采樣電路的核心，考慮到系統(tǒng)對(duì)分辨率、速度與精度等參數(shù)的要求，ADC芯片選用Burr-Brown公司出品的，16位精度的高速A/D轉(zhuǎn)換芯片，最高采樣頻率為100 kHz。超低功耗和體積小使ADS8320成為理想的便于攜帶和電池供電系統(tǒng)。

光纖光柵傳感在電力生產(chǎn)和輸變電監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在電力工業(yè)中，電力設(shè)備大多處在強(qiáng)電強(qiáng)磁和高溫高電壓環(huán)境中，而且很多電力設(shè)備經(jīng)常需要安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)，一般的傳統(tǒng)傳感器無(wú)法滿足需求，光纖光柵傳感器的抗電磁干擾特性和適宜遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)可以很好的滿足這種需求，只需通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)就能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的溫度變化和異常。光纖光柵傳感器這種突出的優(yōu)勢(shì)，有利于在變電站使用，同時(shí)采用分布式傳感，可以解決輸電過(guò)程中的監(jiān)測(cè)問(wèn)題。比如應(yīng)對(duì)輸電線路結(jié)冰、風(fēng)致?lián)u曳、負(fù)荷超溫等。

光纖光柵傳感石油化工中的應(yīng)用

石油化工領(lǐng)業(yè)為易燃易爆的領(lǐng)域，傳統(tǒng)電子電學(xué)類(lèi)物理傳感器并不適用于成品油的油氣罐、油氣管道的監(jiān)測(cè)。而光纖光柵耐腐蝕、抗電磁干擾，非常適合應(yīng)用在石油化工業(yè)中。其應(yīng)用點(diǎn)除了溫度和壓力測(cè)量，還有流量測(cè)量、井壓、振幅監(jiān)測(cè)等。在鉆探領(lǐng)域，高溫高氫環(huán)境可使用碳涂覆光纖光柵，這樣既可以避免氫致失效，又能夠在高溫環(huán)境中測(cè)得井內(nèi)壓力，避免井內(nèi)壓力過(guò)高影響生產(chǎn)。