光纤光栅传感技术简介
时间：2015-10-21 阅读：1320
光纤光栅是在1978年由加拿大通信研究中心的K.Hill等人发明的。他是利用曝光（或光刻）技术在光纤上形成的折射率（或物理损伤）的周期性分布结构，称为光纤光栅。光纤光栅能够把光纤中传输的某一特定波长光的反射，由于其反射波长满足Bragg衍射方程，所以把这种光栅称为光纤Bragg光栅（fiberBragggrating），英文缩写FBG。
光纤光栅传感原理
光纤光栅周期在几百纳米数量级，当某一宽带光源的光入射到光纤光栅中时，折射率分布的周期性结构导致某一特定波长光的反射，反射光的波长由Bragg公式确定
（1），式中，、和分别为光纤光栅的反射波长、有效折射率和周期。
当环境温度和光纤光栅受到应变作用时，光纤光栅的反射波长发生改变，改变量由下式给出
（2），式中,为有效弹光系数,p11和p12为弹光系数,为纤芯材料的泊松比，为弹性体的热膨胀系数，为光纤的热光系数，为温度改变量，为光纤的轴向应变。
如果光纤光栅不受应变作用时，（2）式变为
（3），此时，光纤光栅可用作温度传感器。
如果温度和应变同时作用，由（2）式可得
（4）。
公式（4）表明：如果已知光纤光栅谐振波长的漂移量及其温度的改变量，就可以计算出光纤光栅的应变，此时，光纤光栅可用作应变传感器。
光纤光栅传感的优势与特点
光纤光栅器件集成在光纤内部，体积小、重量轻、无源无电、不怕灰尘，具有电磁信号干扰的能力，不怕雷电，可在易燃易爆和强电磁干扰等恶劣环境使用；
光纤光栅传感器采用光波长编码，采用“波分复用”、“时分复用”和“空分复用”技术，容易组网，形成大规模光纤光栅传感网络，特别适合于大型结构工程、航空、航天等领域应用；
光纤光栅传感器信号可进行远距离传输，距离可达几十公里，适合用于大型结构工程远距离实时在线监测，尤其适合在无人区、无电区以及恶劣的环境进行长期监测；
光纤与碳纤维材料兼容，可嵌入到复合材料内部，对复合材料损伤进行识别。