光纖光柵傳感器屬于光纖傳感器的一種，該光纖傳感器主要是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(diào)制來獲取傳感信息，是一種波長調(diào)制型光纖傳感器。下面我們就光纖光柵傳感器的原理及應(yīng)用等方面來向大家作介紹。由于光纖光柵與光纖之間天然的兼容性，很容易將多個光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構(gòu)成光纖光柵陣列，實現(xiàn)準(zhǔn)分布式傳感，加上光纖光柵具有普通光纖的許多優(yōu)點(diǎn)外，且本身的傳感信號為波長調(diào)制，測量信號不受光源起伏、光纖彎曲損耗不受光源功率波動和系統(tǒng)損耗影響的特點(diǎn)，因此光纖光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用引起了世界各國有關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注和極大興趣。自從1989年Morey等人首先對光纖光柵的應(yīng)變和溫度傳感特性進(jìn)行了研究后，光纖光柵傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，現(xiàn)在人們已將其逐步應(yīng)用于多種物理量的測量，制成了各種傳感器。

光纖位移傳感器的工作原理

當(dāng)光纖探頭端都緊貼技測件時，發(fā)射光纖中的光不能反射到接收光纖中去，出而就不能產(chǎn)生光電流信號;當(dāng)被測表面逐漸遠(yuǎn)窩光纖探頭時，發(fā)射光纖照亮被測表面的面積月越來越大，使相應(yīng)的發(fā)射光錐和接收光維重臺面積B1越來越大，于是接收光纖端面上按照亮的B2區(qū)也越來越大，從而有一個與探頭位移成線性增長的輸出信號;當(dāng)整個接收光纖端面被全部照亮?xí)r，輸出信號就達(dá)到了位移—輸出信號曲線上的“光峰點(diǎn)”光峰點(diǎn)以前的這段曲線叫前坡區(qū);當(dāng)被測表面繼續(xù)遠(yuǎn)離探頭時，由于被反射光照亮的B2面積大于C，即有部分反射光沒有反射進(jìn)接收光纖，而且出于接收光纖更加遠(yuǎn)離被測表面，使接收到的光強(qiáng)減小，因而光敏檢測器的輸出信號逐漸減弱，于是進(jìn)入曲線的后坡區(qū)。在后坡區(qū)，信號強(qiáng)弱與探頭和被測表面之間的距離平方成反比。在位移—輸出曲線的前坡區(qū)中，輸出信號的強(qiáng)度增加得非常快，所以這一區(qū)域可以劇來進(jìn)行微米級的位移測量;后坡區(qū)域可用于距離較遠(yuǎn)而靈敏度、線性度和精度要求不高的測量;而在所謂的光峰區(qū)域，輸出信號對于光強(qiáng)度變化的靈敏度要比對于位移交化的靈敏度大得多，所以這個區(qū)域可用于對表面狀態(tài)進(jìn)行光學(xué)測量。

光纖光柵壓力傳感器及其原理

對拉力或壓力的監(jiān)測也是監(jiān)測的一部分重要內(nèi)容，如橋梁結(jié)構(gòu)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(jìn)萍等人相繼開發(fā)出了光纖光柵拉索壓力環(huán)和光纖光柵冰壓力傳感器，英國海軍研究中心開發(fā)了光纖光柵土壤壓力傳感器，用以監(jiān)測公路內(nèi)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。

光纖光柵溫度傳感器及其原理

溫度是國際單位制給出的基本物理量之一，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實驗中需要經(jīng)常測量和控制的主要參數(shù)，同時也是與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)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(tǒng)的傳感器相比有很多優(yōu)點(diǎn)，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(shù)的溫度傳感器，采用波長編碼技術(shù)，消除了光源功率波動及系統(tǒng)損耗的影響，適用于長期監(jiān)測;而且多個光纖光柵組成的溫度傳感系統(tǒng)，采用一根光纜，可實現(xiàn)準(zhǔn)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(yīng)用。