布拉格光纖光柵傳感器的原理及其技術(shù)特征

　　利用硅光纖的紫外光敏性寫入光纖芯內(nèi)，從而在光纖上形成周期性的光柵，故稱為光纖光柵。光纖光柵傳感器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。

　　當(dāng)今光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)是集信號傳感和傳輸雙重作用于一體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，多個傳感器需要按照一定的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)組合在一起，并通過同一個光電終端來控制和協(xié)調(diào)工作，從而實現(xiàn)多個傳感信號的探測、識別和解調(diào)的功能。在此以光纖布拉格光柵傳感器及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為典例作說明。

　　應(yīng)用光纖布拉格光柵傳感器對與溫度和應(yīng)變相關(guān)的物理量進行測量是目前監(jiān)控領(lǐng)域中先進的傳感技術(shù)之一。

　　目前，在結(jié)構(gòu)變形和溫度監(jiān)測中，普遍采用周期

　　光纖布拉格光柵傳感器的結(jié)構(gòu)是利用紫外激光在光纖纖芯上刻寫一段光柵，當(dāng)光源發(fā)出的連續(xù)寬帶光Li通過傳輸光纖射入時，在光柵處有選擇的反射回一個窄帶光Lr，其余寬帶光Lt繼續(xù)透射過去，在下一個具有不同中心波長的光柵處進行反射，多個光柵陣列形成光纖布拉格光柵（FBG）傳感網(wǎng)絡(luò)。各FBG反射光的中心波長為，=2n，式中，n為纖芯的有效折射率；為纖芯折射率的調(diào)制周期。

　　作用在FBG傳感器結(jié)構(gòu)上有入射光譜與反射光譜及透射光譜等3種光譜。而反射回來的窄帶光的中心波長隨著作用于光纖光柵的溫度和應(yīng)變成線性變化，中心波長的變化量為。

　　對于光纖光柵反射中心波長（短周期光纖光柵）或透射中心波長（對長周期光纖光柵）與介質(zhì)折射率有關(guān)，在溫度、應(yīng)變、壓強、磁場等一些參數(shù)變化時，中心波長也會隨之變化。通過光譜分析儀檢測反射或透射中心波長的變化，就可以間接檢測外界環(huán)境參數(shù)的變化，即其變化量與應(yīng)變量及溫度變化相關(guān)。

　　基于FBG傳感網(wǎng)絡(luò)的分析儀可根據(jù)=2n，可以在反射光中尋址到每一個光柵傳感器。根據(jù)變化量并利用參考光信息可以解調(diào)出被測量的溫度和應(yīng)變值。將FBG附著于材料性能和幾何尺寸確定的機械結(jié)構(gòu)上還可以制造基于應(yīng)變的力傳感器、位移傳感器和振動傳感器等。