什么是布拉格光纤光栅传感器？

小尺寸的传感器在医学应用中是非常有意义的,光纤光栅传感器是现今能够做到最小的光纤传感器。光纤光栅传感器能够通过最小限度的侵害方式对人体组织功能进行内部测量,提供有关温度、压力和声波场的精确局部信息。光纤光栅传感器对人体组织的损害非常之小,足以避免对正常医疗过程的干扰。

核工业存在高辐射,核泄漏对人类是一个极大的威胁,因此对于核电站的安全检测是非常重要的。由于核装置的老化,需要更多的维护和修理,最终必须被拆除,所有这些都不能在设计时预见,因此需要更多的传感器以便遥控设备,处理不确定情况。同时核废料的管理也变得越来越重要,需要有监测网络来监视核废料站的状况,对监视网络长期稳定的要求也是前所未有的,而光纤光栅传感网络可以满足这些要求。 

除了以上应用外,光纤光栅传感器在其他方面也有许多应用,例如:

(1)加速度计可用于很多工程的测量,如振动、入射角、事件记录、平台稳定性、车辆暂停控制、地震监测、以及起搏器控制等,用光纤光栅传感器制作的加速度计表现出良好的性能。

(2)用光纤光栅制作的水声器用来测量水下声场,可以实现很好线性响应、高灵敏度、高稳定性、宽的动态范围(90dB)和宽的操作频率范围(从凡kHz到凡MH)z。

(3)用光纤光栅制作的机械工具系统结构形变监测传感器,可以探测到实用结构微米量级的形变,其误差为0.4%。

二、布拉格光纤光栅传感研究进展

由于布拉格光纤光栅传感器具有以上许多不可替代的优点以及广泛的应用前景,自从横向紫外曝光刻写技术面世以来,布拉格光纤光栅传感器得到了学术界和产业界的广泛关注,在短短的十凡年内得到了飞速发展,针对布拉格光纤光栅智能传感网络的实用化研究和应用已经取得了一些进展，这主要集中在以下几个方面:

布拉格光纤光栅传感器的波长解调技术

光纤光栅传感器经过十余年的研究与发展，至今己经出现了许多波长解调技术。在实验室，波长解调可以用高精度的光谱仪来实现，但是由于光谱仪的价格昂贵，而且体积大，不适于实际应用，所以需要结构紧凑，成本低的解调系统。具体解决方案主要包括宽带光滤波法可调谐窄带滤波器法，光干涉法，激光器扫描法。成像光谱分析法等。这些方法有着不同的分辨率和动态范围，针对不同的应用选择相应的解调方案，可以很好的适用于各种实际应用。 

1)宽带光滤波法

该方法通过宽带光源发出的宽带光:经隔离器，3DB锅合器后，到传感光栅反射滤波，反射回窄带光，再经过宽带滤波器(WDM祸合器)，由于宽带滤波器的滤波特性与波卜轰有关，则反射光经滤波后探测到的能量与波长有关，再通过相应的电子信号处理就能检测出FBG中心波长的偏移量。这种方案实现简单，但是精度比较低，波长分辨率大概10pm左右。

2)可调谐窄带滤波器法

该方法中，由LED发出的宽带光，经祸合器到达FBG传感器阵列，到达FBG反射回来的窄带光再经可调谐F-P滤波器滤波，当传感FBG的中心波长与F-P滤波器透射中心彼长一致时，透射光能量最大，通过动态调谐F-P滤波器的透射波长来动态“跟踪7T传感光栅的中心波长，就可以实现中心波长偏移量的解调。这种解调方案精度较高，由于工作在波长扫描方式，那么只要扫描范围足够大，就很容易在一根光纤上复用多个FBG，但这种方案的扫描频率不是很高，不适合高速率的动态传感。