光纤光栅传感器的缺点：光纤光栅传感器

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光纤光栅传感器
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光纤光栅传感器（Fiber Grating Sensor ）属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格（Bragg）波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。
中文名
光纤光栅传感器
外文名
Fiber Grating Sensor
类    别
光纤传感器
类    型
波长调制型光纤传感器
分    类
温度传感器、加速度传感器等
学    科
电子工程、物理
目录
1
简介
2
分类
?
应变
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温度
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位移
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加速度计
?
压力
3
特点
4
应用
光纤光栅传感器简介
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语音
光纤光栅传感器可以实现对温度、应变等物理量的直接测量。由于光纤光栅波长对温度与应变同时敏感，即温度与应变同时引起光纤光栅耦合波长移动，使得通过测量光纤光栅耦合波长移动无法对温度与应变加以区分。因此，解决交叉敏感问题，实现温度和应力的区分测量是传感器实用化的前提。通过一定的技术来测定应力和温度变化来实现对温度和应力区分测量。这些技术的基本原理都是利用两根或者两段具有不同温度和应变响应灵敏度的光纤光栅构成双光栅温度与应变传感器，通过确定2个光纤光栅的温度与应变响应灵敏度系数，利用2个二元一次方程解出温度与应变。区分测量技术大体可分为两类，即多光纤光栅测量和单光纤光栅测量。多光纤光栅测量主要包括混合FBG/长周期光栅（long period grating）法、双周期光纤光栅法、光纤光栅/F-P腔集成复用法、双FBG重叠写入法。各种方法各有优缺点。FBG/LPG法解调简单，但很难保证测量的是同一点，精度为9×10-6，1.5℃。双周期光纤光栅法能保证测量位置，提高了测量精度，但光栅强度低，信号解调困难。光纤光栅/F-P腔集成复用法传感器温度稳定性好、体积小、测量精度高，精度可达20×10-6，1℃，但F-P的腔长调节困难，信号解调复杂。双FBG重叠写入法精度较高，但是，光栅写入困难，信号解调也比较复杂。单光纤光栅测量主要包括用不同聚合物材料封装单光纤光栅法、利用不同的FBG组合和预制应变法等。用聚合物材料封装单光纤光栅法是利用某些有机物对温度和应力的响应不同增加光纤光栅对温度或应力灵敏度，克服交叉敏感效应。这种方法的制作简单，但选择聚合物材料困难。利用不同的FBG组合法是把光栅写于不同折射率和温度敏感性或不同温度响应灵敏度和掺杂材料浓度的2种光纤的连接处，利用不同的折射率和温度灵敏性不同实现区分测量。这种方法解调简单，且解调为波长编码避免了应力集中，但具有损耗大、熔接处易断裂、测量范围偏小等问题。预制应变法是首先给光纤光栅施加一定的预应变，在预应变的情况下将光纤光栅的一部分牢固地粘贴在悬臂梁上。应力释放后，未粘贴部分的光纤光栅形变恢复，其中心反射波长不变；而粘贴在悬臂梁上的部分形变不能恢复，从而导致了这部分光纤光栅的中心反射波长改变，因此，这个光纤光栅有2个反射峰，一个反射峰（粘贴在悬臂梁上的部分）对应变和温度都敏感；另一个反射峰（未粘贴部分）只对温度敏感，通过测量这2个反射峰的波长漂移可以同时测量温度和应变。
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光纤光栅传感器分类
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语音
这些传感器主要包括光纤光栅应变传感器、温度传感器、加速度传感器、位移传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。
光纤光栅传感器应变
此种传感器是在工程领域中应用最广泛，技术最成熟的光纤传感器。应变直接影响光纤光栅的波长漂移，在工作环境较好或是待测结构要求精小传感器的情况下，人们将裸光纤光栅作为应变传感器直接粘贴在待测结构的表面或者是埋设在结构的内部。由于光纤光栅比较脆弱，在恶劣工作环境中非常容易破坏，因而需要对其进行封装后才能使用。目前常用的封装方式主要有基片式、管式和基于管式的两端夹持式。
[1]
光纤光栅传感器温度
温度是国际单位制给出的基本物理量之一，是工农业生产和科学实验中需要经常测量和控制的主要参数，同时也是与人们日常生活密切相关的一个重要物理量。目前，比较常用的电类温度传感器主要是热电偶温度传感器和热敏电阻温度传感器。光纤温度传感与传统的传感器相比有很多优点，如灵敏度高，体积小，耐腐蚀，抗电磁辐射，光路可弯曲，便于遥测等。基于光纤光栅技术的温度传感器，采用波长编码技术，消除了光源功率波动及系统损耗的影响，适用于长期监测;而且多个光纤光栅组成的温度传感系统，采用一根光缆，可实现准分布式测量。温度也是直接影响光纤光栅波长变化的因素，人们常常直接将裸光纤光栅作为温度传感器直接应用。同光纤光栅应变传感器一样，光纤光栅温度传感器也需要进行封装，封装技术的主要作用是保护和增敏，人们希望光纤光栅能够具有较强的机械强度和较长的寿命，与此同时，还希望能在光纤传感中通过适当的封装技术提高光纤光栅对温度的响应灵敏度。普通的光纤光栅其温度灵敏度只有0.010 nm/℃左右，这样对于工作波长在1550nm的光纤光栅来说，测量100℃的温度范围波长变化仅为lnm。应用分辨率为lpm的解码仪进行解调可获得很高的温度分辨率，而如果因为设备的限制，采用分辨率为0. 06nm的光谱分析仪进行测量，其分辨率仅为6度，远远不能满足实际测量的需要。目前常用的封装方式有基片式、管式和聚合物封装方式等。
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光纤光栅传感器位移
研究人员开展了应用光纤光栅进行位移测量的研究，目前这些研究都是通过测量悬臂梁表面的应变，然后通过计算求得悬臂梁垂直变形，即悬臂梁端部垂直位移。这种“位移传感器”不是真正意思上的位移传感器，目前这种传感器在实际工程已取得了应用，国内亦具有商品化产品。
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光纤光栅传感器加速度计
1996年，美国的Berkoff等人利用光纤光栅的压力效应设计了光纤光栅振动加速度计。转换器由质量板、基板和复合材料组成，质量板和基板都是6mm厚的铝板，基板作为刚性板起支撑作用，中间为8mm厚的复合材料夹在两铝板中间起弹簧的作用。在质量块的惯性力作用下，埋在复合材料中的光纤光栅受到横向力作用产生应变，从而导致光纤光栅的布拉格波长变化。采用非平衡M-Z干涉仪对光纤光栅的应变与加速度间的关系进行解调.1998年，Todd采用双挠性梁作为转换器设计了光栅加速度计。加速度传感器由两个矩形梁和一个质量块组成，质量块通过点接触焊接在两平行梁中间，光纤光栅贴在第二个矩形梁的下表面。在传感器受到振动时，在惯性力的作用下，质量块带动两个矩形梁振动使其产生应变，传递给光纤光栅引起波长移动。这种传感器也在国内已经有了商品化的产品。
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光纤光栅传感器压力
对拉力或压力的监测也是监测的一部分重要内容，如桥梁结构的拉索的整体索力、高纬度海洋平台的冰压力，以及道路的土壤压力，水压力等。哈工大欧进萍等人相继开发出了光纤光栅拉索压力环和光纤光栅冰压力传感器，英国海军研究中心开发了光纤光栅土壤压力传感器，用以监测公路内部的荷载情况。并且各国相继开始光纤光栅油气井压力传感器的研究工作。除以上介绍的光纤光栅传感器外，光纤光栅研究人员和传感器设计人员基于光纤光栅的传感原理，还设计出光纤光栅伸长计，光纤光栅曲率计，光纤光栅湿度计，以及光纤光栅倾角仪，光纤光栅连通管等。此外，人们还通过光纤光栅应变传感器制成用于测量公路运输情况的运输计、用于测量公路施工过程中沥青应变的应变计等。
[2]
光纤光栅传感器特点
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语音
1、抗电磁干扰：一般电磁辐射的频率比光波低许多，所以在光纤中传输的光信号不受电磁干扰的影响。2、电绝缘性能好，安全可靠：光纤本身是由电介质构成的，而且无需电源驱动，因此适宜于在易燃易爆的油、气、化工生产中使用。3、耐腐蚀，化学性能稳定：由于制作光纤的材料一石英具有极高的化学稳定性，因此光纤传感器适宜于在较恶劣环境中使用。4、体积小、重量轻，几何形状可塑。5、传输损耗小：可实现远距离遥控监测。6、传输容量大：可实现多点分布式测量。7、测量范围广：可测量温度、压强、应变、应力、流量、流速、电流、 电压、液位、液体浓度、成分等。
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光纤光栅传感器应用
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语音
自从1989年美国的Morey等人首次进行光纤光栅的应变与温度传感器研究以来，世界各国都对其十分关注并开展了广泛的应用研究，在短短的10多年时间里光纤光栅己成为传感领域发展最快的技术，并在很多领域取得了成功的应用，如航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等领域。1、土木及水利工程中的应用土木工程中的结构监测是光纤光栅传感器应用最活跃的领域。力学参量的测量对于桥梁、矿井、隧道、大坝、建筑物等的维护和健康状况监测是非常重要的.通过测量上述结构的应变分布，可以预知结构局部的载荷及健康状况.。光纤光栅传感器可以贴在结构的表面或预先埋入结构中，对结构同时进行健康检测、冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等，以监视结构的缺陷情况.。另外，多个光纤光栅传感器可以串接成一个传感网络，对结构进行准分布式检测，可以用计算机对传感信号进行远程控制。2、在桥梁安全监测中的应用目前， 应用光纤光栅传感器最多的领域当数桥梁的安全监测。斜拉桥斜拉索、悬索桥主缆及吊杆和系杆拱桥系杆等是这些桥梁体系的关键受力构件，其他土木工程结构的预应力锚固体系，如结构加固采用的锚索、锚杆也是关键的受力构件。上述受力构件的受力大小及分布变化最直接地反映结构的健康状况，因此对这些构件的受力状况监测及在此基础上的安全分析评估具有重大意义。加拿大卡尔加里附近的Beddington Trail 大桥是最早使用光纤光栅传感器进行测量的桥梁之一(1993 年)， 16 个光纤光栅传感器贴在预应力混凝土支撑的钢增强杆和炭纤复合材料筋上，对桥梁结构进行长期监测， 而这在以前被认为是不可能。德国德累斯顿附近A 4 高速公路上有一座跨度72 m的预应力混凝土桥， 德累斯顿大学的Meis－sner 等人将布拉格光栅埋入桥的混凝土棱柱中， 测量荷载下的基本线性响应， 并且用常规的应变测量仪器作了对比试验， 证实了光纤光栅传感器的应用可行性。瑞士应力分析实验室和美国海军研究实验室， 在瑞士洛桑附近的V aux 箱形梁高架桥的建造过程中， 使用了32个光纤光栅传感器对箱形梁被推拉时的准静态应变进行了监测， 32个光纤光栅分布于箱形梁的不同位置、用扫描法- 泊系统进行信号解调。2003年6月，同济大学桥梁系史家均老师主持的卢浦大桥健康检测项目中，采用了上海紫珊光电的光纤光栅传感器，用于检测大桥在各种情况下的应力应变和温度变化情况。施工情况：整个检测项目的实施主要包括传感器布设、数据测量和数据分析三大步。在卢浦大桥选定的端面上布设了8个光纤光栅应变传感器和4个光纤光栅温度传感器，其中8个光纤光栅应变传感器串接为1路，4个温度传感器串接为1路，然后通过光纤传输到桥管所，实现大桥的集中管理。数据测量的周期根据业主的要求来确定，通过在桥面加载的方式，利用光纤光栅传感网络分析仪，完成桥梁的动态应变测试。3、在混凝土梁应变监测中的应用1989年，美国Brown University 的Mendez 等人首先提出把光纤传感器埋入混凝土建筑和结构中， 并描述了实际应用中这一研究领域的一些基本设想。此后， 美国、英国、加拿大、日本等国家的大学、研究机构投入了很大力量研究光纤传感器在智能混凝土结构中的应用。在混凝土结构浇注时所遇到的一个非常棘手的问题是： 如何才能在混凝土浇捣时避免破坏传感器及光缆。光纤Bragg光栅通常写于普通单模通讯光纤上， 其质地脆， 易断裂， 为适应土木工程施工粗放性的特点， 在将其作为传感器测量建筑结构应变时，应采取适当保护措施。一种可行的方案是：在钢筋笼中布置好混凝土应变传感器的光纤线路后， 将混凝土应变传感器用铁丝等按照预定位置固定在钢筋笼中， 然后将中间段用纱布缠绕并用胶带固定。而对粘贴式钢筋应变传感器一般则用外涂胶层进行保护。4、在水位遥测中的应用在光纤光栅技术平台上研制出的高精度光学水位传感器专门用于江河、湖泊以及排污系统水位的测量。传感器的精度可以到达±0.1%F·S。光纤安装在传感器内部，由于光纤纤芯折射率的周期性变化形成了FBG，并反射符合布拉格条件的某一波长的光信号。当FBG与弹性膜片或其它设备连接在一起时，水位的变化会拉伸或压缩FBG。而且，反射波长会随着折射率周期性变化而发生变化。那么，根据反射波长的偏移就可以监测出水位的变化。5、在公路健康检测中的应用公路健康监测必要性：交通是与人们息息相关的事情，同样也是制约城市发展的主要因素，可以说交通的好坏可以直接决定一个城市的发展命运。每年国家都要投入大量资金用在公路修建以及维护上，其中维护费用占据了很大一部分。即便是这样，每年仍然有大量公路遭到破坏，公路的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。而破坏一般都是因为汽车超载，超速以及自然原因引起的，并且也和公路修建的质量有很大关系。所以在公路施工过程以及使用过程中进行健康检测是非常有必要的。现在的公路一般分三层进行施工，分为底基层、普通层和沥青层，在施工过程中埋入温度以及应变传感器可以及时得到温度以及应变的变化情况，对公路质量进行实时监控。详细了解施工材料的特点以及影响施工质量的因素。
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参考资料
1.

贾宏志. 光纤光栅传感器的理论和技术研究[D].中国科学院西安光学精密机械研究所,2001.
2.

李科. 光纤光栅传感器的研究[D].太原科技大学,2008.

光纤光栅传感器的缺点：光纤光栅传感器技术难点与大成永盛解决方案

本文从原理上分析了光纤光栅传感器的缺点，提出了北京大成永盛科技有限公司针对光纤光栅应力传感器和光纤光栅应变传感器的温度补偿解决方案，同时提及了光纤光栅串和准分布式光纤光栅传感器。
在上一篇《北诺?毛细?光纤光栅传感器基本原理之二，光纤光栅传感原理》文章中，我们了解到，光纤光栅传感器能够直接测量的基本物理量包括了应力、应变和温度，其根本原因在于传感器中的光纤光栅栅距（光栅周期）和三个基本物理参量有直接的联系，分别是力（拉力压力）、长度（变长变短）和温度（受热遇冷）。其中力的变化和温度变化都是属于原因，而长度变化属于结果（光纤光栅示意详见下图1）。
图1
以上结论构成了光纤光栅传感器进行传感的理论基础，但也带来了一个新的挑战或者说技术难点（其根本原因也即光纤光栅的固有缺点）。摆在人们面前的问题在于，当你使用光纤光栅传感器进行传感检测时，你发现你所检测到的反射光波长发生了变化（对应了光纤光栅栅距的变化），你如何确定这种变化是由于力的变化引起的，还是由于温度的变化引起的？这个问题不解决，你就没有办法确定你所生产的产品是哪一种光纤光栅传感器（光纤光栅温度传感器？光纤光栅应力传感器？还是光纤光栅应变传感器？），也没有办法确定你的光纤光栅传感器在测量时是准确的。
我们很感谢这个伟大的时代，北京大成永盛科技有限公司很幸运地站在多个行业内巨人的肩上，创造性地把现代冶金制管行业与光纤光栅传感行业相结合，推出了自己的解决方案，基本解决了温度和应力应变分离的难题，所形成的产品就是北诺?毛细?系列光纤光栅传感器（原理图及封装结构详见图2、图3）。
图2
图3
上图2即为北京大成永盛科技有限公司生产的北诺?毛细?无缝钢管光纤光栅温度传感器（01型），我们可以负责任地告诉大家，该款光纤光栅温度传感器从原理到实测结果均完美地实现了温度和应力应变的分离（其原理及实验证明我们将在后续文章中陆续给出）。同时该款产品具有灵敏度高、热传导快、准确度好以及体积小、重量轻、高抗拉、高抗压、耐高温、防水防潮、无可燃物、耐腐蚀等特点，是一款创新型的光纤光栅温度传感器。借助于这款产品，我们希望，大成永盛能够帮助整个光纤光栅传感行业向前迈进一小步，实现整个行业的进一步发展。
上图3为北京大成永盛科技有限公司生产的北诺?毛细?无缝钢管光纤光栅应力应变传感器（02型），该款产品虽然未能单独实现温度和应力应变的分离，但是却可以通过和北诺?毛细?无缝钢管光纤光栅温度传感器（01型）配套使用解决温度和应力应变分离的难题，原理如下图4所示。
图4
为了更好的理解上面这一张图，我们首先要补充一个光纤光栅的基本知识：光纤光栅传感器使用灵活的一个表现就是可以实现多点传感，理论上我们可以在一根传感器里刻写无数个不同波长的光纤光栅，实现对同一或多个物理参量的分布式检测（产品对应为北诺?毛细?准分布式光纤光栅传感器）。具体例子详见下图5，该图所示光纤刻写了9个不同波长的光纤光栅串，能够实现9个点的同时测量。
图5
图6
（请原谅我随手拍照有点渣，上图显示了一条刻写了8个不同波长的光纤光栅串在光频谱仪上的波长分布）
接着返回上图4的例子。我们使用了两根北诺?毛细?无缝钢管光纤光栅传感器，传感器1和传感器2，两根传感器具有不同的波长。传感器1对于温度和应力应变都敏感，传感器2只对温度敏感，他们处于同一环境，有相同的温度。对于传感器1来说，它的波长变化里既包括了温度的影响，又包括了应力应变的影响，但是此时我们已经知道了它的温度（准确温度来自于传感器2），我们就可以扣除温度对它波长变化的影响，只剩下应力应变的影响（计算原理详见公式：ΔλＢ   ＝λＢ（１－Ｐｅ）Δε＋λＢ（αｆ－ξ）ΔＴ）。此时在这个传感器套装里，它就是一根测试准确的应力应变传感器（这一计算过程被称为光纤光栅传感器的温度补偿）。
由以上论述可知，北京大成永盛科技有限公司所生产的北诺?毛细?系列无缝钢管光纤光栅传感器，确实实现了温度和应力应变的分离，克服了光纤光栅的固有缺点。其核心在于，北诺?毛细?无缝钢管光纤光栅温度传感器测温准确，不受应力应变的影响。大成永盛靠什么做到这一点？其原理和奥秘我们将在下一篇文章中开始揭示，敬请期待！
我们的理念是：“北诺?，让光纤不脆弱！”
声明：本公司系列产品多包含了包括商标和专利在内的多项知识产权，为推动行业发展和技术进步，北诺?毛细?系列无缝钢管光纤光栅传感器产品价格适中，鼓励大家正规渠道购买。未经授权，请勿仿制！
本文转载自北京大成永盛科技有限公司官网："光纤光栅传感器技术难点与大成永盛解决方案"一文,本文内容有时会有更新和修订。

光纤光栅传感器的缺点：光纤光栅传感器相比一般传感器具有哪些优点

描述
随着科技信息的迅猛发展，越来越多的高新技术应用到生活，并服务于人们的生活。而传感器作为智能系统的“感官”，扮演着越来越重要的角色。只有保证信息准确无误差、稳定而不间断，才能成为保证智能系统连续有效运行的前提。
传感技术已被列入国家高新重点技术
传感技术作为智能系统中的“感官”在不断推成出新的信息产业中扮演着越来越重要的角色，对外界大量的信息进行精确的收集并且不断的更新保证信息反馈成为系统安全稳定运作的前提。对于在机械、电子、测量、控制等领域，传感器是必不可少的关键部件。试想如果没有传感器，那么我们所需要的各种检测信息从何而来，这样一来支撑现代人类文明的科学技术就不能得到发展，整体人类社会也会因此停滞不前，惟有作为“大脑”的计算机技术和“感官”的传感器技术协调发展才能促进科学技术的不断发展进步。
传感器已经存在于人类生活的各个领域，为此，在80年代初期，发达国家就已经对传感器在科技领域的作用进行了新的评估，美国的80年代被称为传感器时代，同时把传感器技术列为90年代中最重要的关键技术之一，日本也曾把传感技术列为科研领域十大技术之首，在我国的“863计划”、“科技攻关”等计划中也把传感器的研究放在重要位置。
一、传感器的定义
传感器的定义是：感受并且接受到特定规律的的某种信号并且可以将这种信号转换为可用信号的一种装置。在一般情况下，传感器由敏感部分以及将相应规律信号转换为可用信号的电子线路组成。光纤传感器是70年代起伴随着光纤通信技术的飞速发展而发展起来的一种新型的传感器，经过30多年的不断研究发展已经取得了很大的进步，各种各样种类繁多的光纤传感器被开发出来并应用到实际生活当中。传统的传感器以电信号为载体，利用导线进行信号传输，因此会受到各种外界坏境的干扰，例如会受到强磁、高温、高压等的影响，而光纤传感器则以光为传输载体，有体积小、重量轻、灵敏度高，抗电磁干扰、电绝缘性能好等特点，利用光信号传输的特殊性，可以适用在高温、高压、强腐蚀性、高爆炸危险性的检测环境中，可以对温度、压力、位移等各种待测量进行高精度测量。
自1970年第一根光纤被制作出来应用到实际工程当中以来，检测振动、压力、加速度、温度等待测量的光纤传感器相继被开发出来。1989年光纤光栅首次被引入做传感后，引起来各方面的广泛关注，各国政府都投入了大量的人力、物力、资金对此进行了深入仔细的研究，光纤光栅作为一个传感元器件，它具备一般电传感器无法比拟的优点：
（1）光纤光栅传感器较普通传感器在强干扰和强腐蚀的检测环境下具有无可比拟的优势，更加适合在恶劣的环境下工作；同时对微弱信号的处理上可以实现实时处理和长距离精确传输；光纤光栅传感频带宽、动态范围大而且测量精度和灵敏度高，易于埋入或附着结构体表面，可以实时提供结构体安全性等方面的信息。
（2）由于光的波长是光的一种固有属性，对于被检测的信息进行采用波长进行编码，其待测信息不受到光源功率、光纤弯曲以及其他元器件老化等因素的影响，具备较高的准确和稳定性。
（3）光纤光栅结构简单，尺寸较小所以适用范围很广，特别针对一些大型的结构或者智能系统，可以对其内部的温度、压力等参量进行高分辨率的精准测量。
（4）光纤网络的具备很强的复用性，在同一根光纤上可以安装多个独立的光纤光栅，多个光栅组成的传感网络可以实现对待测量实时的分布式测量。
光纤光栅传感器以其独特的优势经过持续不断的发展已经成为了光纤通信系统中不可或缺的组成部分。近年来，人们的研究热点开始从成熟的光纤通信技术向光纤传感技术转移。由于其独特的优点和市场广阔的发展前景，光纤传感器飞跃发展，且展现出极为广阔的前景。
自80年代起，传感技术就已被列入国家高新重点技术。其中，光纤光栅更是占据着非常重要的地位。因我国在光纤领域研发时间不够长，加上前期投入资金不足，造成我国的光纤光栅传感技术相对落后于发达国家。但近年来，在国家863计划、国家自然基金以及其他各种专项基金的支持下，国内在光纤光栅传感领域取得了快速的发展。且光纤传感技术结合光纤特有的性质，无论是在准确性、稳定性、抗干扰能力还是在价格成本等方面具有较大的优势从而迅速成为传感领域研究的焦点。
责任编辑；zl
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光纤光栅传感器的缺点：光纤光栅传感技术的基本原理及其优缺点

展开全文
基本原理
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性：即外界入射光子和纤芯相互作用而引起后者折射率的永久性变化，用紫外激光直接写入法在单模光纤的纤芯内形成的空间相位光栅，其实质是在纤芯内形成一个窄带的滤光器或反射镜。
常用的Bragg光纤光栅属于反射型工作器件，当光源发出的连续宽带光（下图中Ιi）通过传输光纤射入时，它与光场发生耦合作用，对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光（下图中Ιr），并沿原传输光纤返回；其余宽带光（下图中Ιt）则直接透射过去，在下一个具有不同中心波长的光纤光栅处进行反射，多个光纤光栅阵列形成光纤光栅传感网络。
各光纤光栅反射光的中心波长λ为：
（1）
式中n为纤芯的有效折射率；Λ为纤芯折射率的调制周期。目前，在结构变形和温度监测中，普遍采用周期Λ＜1 μm的短周期光纤光栅传感器，其反射波长人称为Bragg波长。根据式（1），解调出反射光波长即可以寻址到光纤光栅传感网络中每个传感器。
反射回来的窄带光的中心波长随着作用于光纤光栅的温度和应变成线性变化，中心波长的变化量为：
（2）
式中ε为应变量；Δt为温度变化量。由式（2）可知，光纤光栅反射光中心波长同时受温度和应变的影响，比较成熟的方法是采用同种温度环境下的光纤光栅温度补偿传感器进行克服。
光纤光栅传感器可以用于应力、应变或温度等物理量的传感测量，具有较高的灵敏度和测量范围。在光纤若干个部位写入不同栅距的光纤光栅，就可以同时测定若干部位相应物理量及其变化，实现准分布式光纤传感。
光纤光栅传感技术的优点在于：
1）抗电磁干扰，传输距离远。
2）多个不同类型的传感器可以在一条光纤上串接复用，增加了系统容量。
3）以反射光的中心波长表征被测量，系统安装及长期使用过程中无需定标。
4）适合结构健康监测（SHM）系统中长距离动静态应变信号（电压信号微弱，易受干扰）的采集。
光纤光栅传感技术的缺点在于：
1）光纤光栅直接反映应变和温度耦合的变化，在测量应变时，必须进行温度补偿。
2）光纤光栅较适用于测量基于应变和温度变化的静态或准静态物理量（如应变、应力、温度、位移、索力、压力等），不适用于测量动态信号（如振动信号）和 湿度、风速等信号。
3）光纤光栅传感器和解调设备不便于现场调试。为减少光纤信号损耗并避免空气或灰尘进入法兰盘导致激光无法传输，一般使用光纤熔接的方式接联传感器，这样不能满足在现场调试阶段经常拆换传感器的需要。
4）现有的解调设备往往由工控机构成，工作温湿度范围、抗震及耐腐蚀性能受限，不耐恶劣环境。
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关于VISN-iFBG-S15光纤光栅解调仪
VISN-iFBG-S15是适合光纤布拉格光栅（FBG）光学传感器的15通道光纤光栅解调仪。2Hz采样频率可以测量低速变化的温度、应变和压力等物理参数。内置大功率波长扫描型激光器，每个光学通道具有80nm波长范围（1510nm~1590nm），波长解调精度达1pm，可同时连接16个FBG传感器（取决于传感器波长范围）。解调仪支持GPS同步，便于采集站间同步，适用于桥梁、大坝、建筑物等长期状态监测。
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