概述光纤光栅传感器的根柢原理及实习运用，介绍了光纤光栅传感器在地球动力学、航天器及船只航运、民用工程构造、电力工业、医学、和化学传感中的运用。
　　一、 前语
　　1978年加拿大渥太华通讯研讨基地的K。O。Hill等人初度在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏效应，并选用驻波写入法制成国际上榜首根光纤光栅。1989年，美国联合技能研讨基地的G。Meltz等人完毕了光纤Bragg光栅（FBG）的UV激光周围面写入技能，使光纤光栅的制作技能完毕了打破性翻开。跟着光纤光栅制作技能的不断完善，其运用的效果日益增多，从光纤通讯、光纤传感到光核算和光信息处理的悉数范畴都将由于光纤光栅的有用化而发作改造性的改动，光纤光栅技能是光纤技能中继掺铒光纤拓宽器（EDFA）技能往后的又一严峻技能打破。
　　光纤光栅是运用光纤中的光敏性制成的。所谓光纤中的光敏性是指激光经过掺杂光纤时，光纤的折射率将随光强的空间散布发作相应改动的特性。而在纤芯内构成的空间相位光栅，其效果的本质便是在纤芯内构成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。运用这一特性可制作出很多功用一同的光纤器材。这些器材具有反射带宽计划大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器材兼容成一体，不受环境尘土影响等一系列优良功用。光纤光栅的品种很多，首要分两大类：一是Bragg光栅（也称为反射或短周期光栅）；二是透射光栅（也称为长周期光栅）。光纤光栅从构造上可分为周期性构造和非周期性构造，从功用上还可分为滤波型光栅和色散抵偿型光栅，色散抵偿型光栅对错周期光栅，又称为啁啾光栅（chirp光栅）。现在光纤光栅的运用首要会集在光纤通讯范畴和光纤传感器范畴。
　　在光纤传感器范畴，光纤光栅传感器的运用远景非常宽广。由于光纤光栅传感用具有抗电磁搅扰、规范小（规范裸光纤为125um）、分量轻、耐温性好（作业温度上限可达400℃-600℃）、复用才调强、传输间隔远（传感器到解调端可达几公里）、耐腐蚀、高活络度、无源器材、易形变等利益，早在1988年就成功地在航空、航天范畴中作为有用的无损查看技能，一同光纤光栅传感器还可运用于化学医药、资料工业、水利电力、船只、煤矿等各个范畴，还在土木匠程范畴（如修建物、桥梁、塘坝、管线、地道、容器、高速公路、机场跑道等）的混凝土组件和构造中，测定其构造的无缺性和内部应变情况，然后树立活络构造，并进一步完毕智能修建。
　　二、 光纤光栅传感器的作业原理
　　咱们知道，光栅的Bragg波长λB由下式挑选：λB=2nΛ （1）
　　式中，n为芯模有用折射率，Λ为光栅周期。当光纤光栅地址环境的温度、应力、应变或其它物理量发作改动时，光栅的周期或纤芯折射率将发作改动，然后使反射光的波长发作改动，经过丈量物理量改动前后反射光波长的改动，就能够取得待测物理量的改动情况。如运用磁场诱导的分配旋极化波的折射率改动纷歧样，可完毕对磁场的直接丈量。此外，经过特定的技能，可完毕对应力和温度的别离丈量，也可一同丈量。经过在光栅上涂敷特定的功用资料（如压电资料），还可完毕对电场等物理量的直接丈量。
　　1、 啁啾光纤光栅传感器的作业原理上面介绍的光栅传感器体系，光栅的几许构造是均匀的，对单参数的定点丈量很有用，但在需求一同丈量应变和温度或许丈量应变或温度沿光栅长度的散布时，就显得无能为力。一种较好的办法便是选用啁啾光纤光栅传感器。
　　啁啾光纤光栅由于其优良的色散抵偿才调而运用在高比专长途通讯体系中。与光纤Bragg光栅传感器的作业原理根柢一样，在外界物理量的效果下啁啾光纤光栅除了△λB的改动外，还会致使光谱的展宽。这种传感器在应变和温度均存在的场合对错常有用的，啁啾光纤光栅由于应变的影响致使了反射信号的拓宽和峰值波长的位移，而温度的改动则由于折射率的温度依托性（dn／dT），仅影响重心的方位。经过一同丈量光谱位移和展宽，就能够一同丈量应变和温度。
　　2、 长周期光纤光栅（LPG）传感器的作业原理
　　长周期光纤光栅（LPG）的周期通常以为稀有百微米，LPG在特定的波长上把纤芯的光耦合进包层：λi=（n0-niclad）。Λ。式中，n0为纤芯的折射率，niclad为i阶轴对称包层模的有用折射率。光在包层中将由于包层／空气界面的损耗而活络衰减，留下一串损耗带。一个[不合法字]的LPG或许在一个很宽的波长计划上有很多的共振，LPG共振的基地波长首要取决于芯和包层的折射率差，由应变、温度或外部折射率改动而发作的任何改动都能在共振中发作大的波长位移，经过查看△λi，就可取得外界物理量改动的信息。LPG在给定波长上的共振带的照顾通常有纷歧样的凹凸，因而LPG适用于多参数传感器。
　　三、 光纤光栅传感器的运用
　　1、在地球动力学中的运用
　　在地震查看等地球动力学范畴中，地表突变等景象的原理及其风险性的估定和猜想对错常凌乱的，而火山区的应力和温度改动是现在接连能够提示火山活动性及其要害活动计划演化的最有用办法心。光纤光栅传感器在这一范畴中的运用首要是在岩石变形、笔直震波的查看以及作为地势检波器和光学地震仪运用等方面。活动区的应变通常包含静态和动态两种，静态应变（包含由火山发作的静态变形等）通常都定坐落与地突变形源很近的间隔；而以震源的震波为代表的动态应变则能够在与震源较远的地球周边环境中查看到。为了得到恰当精确的震源或火山源的方位，非常好地描写源区的几许形状和演化情况，需求运用布满摆放的应力－应变丈量仪。光纤光栅传感器是能完毕远间隔和布满摆放复用传感的宽带、高网络化传感器，契合地震查看等的恳求，因而它在地球动力学范畴中无疑具有较大的潜在用处。有报导指出，光纤光栅传感器已成功查看了频率为0。1-2Hz，巨细为10-9ε（应变）的岩石和地表动态应变。
　　2、在航天器及船只中的运用
　　抢先的复合资料抗疲倦、抗腐蚀功用较好，并且能够减轻船体或航天器的分量，关于活络航运或翱翔具有首要含义，因而复合资料不断添加地被用于制作航空帆海东西（如飞机的机翼）。
　　为悉数衡量船体的情况，需求了解其纷歧样部位的变形力矩、剪切压力、甲板所受的冲击力，关于通常船体大概需求100个传感器，因而波长复用才调极强的光纤光栅传感器最适宜适船体查看。光纤光栅传感体系可丈量船体的曲折应力，并且可丈量波澜对湿甲板的冲击力。具有干与勘探功用的16路光纤光栅复用体系成功完毕了在带宽为5kHz计划内、分辩率小于10nε/（Hz）1/2的动态应变丈量。

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