布拉格光纖光柵可以作為一種光纖傳感器，它和光纖傳感器一樣，與傳統(tǒng)的電傳感器相比有著許多不可替代的優(yōu)點，如：不受電磁干擾,重量輕，體積小，不受腐蝕等。

一、布拉格光纖光柵傳感器的特點

1978年加拿大握太華通信研究中心的K.O.Hin及其同事首次在摻鍺石英光纖中發(fā)現(xiàn)光纖的光敏性,并采用駐波法制成世界上第一只光纖光柵。但是由于這種刻寫方法的效率很低且靈活性差,在光纖光敏性被發(fā)現(xiàn)后的十年內(nèi)未引起很大的注意。直到1989年,美國聯(lián)合技術(shù)研究中心的GMetlz等人利用高強度的紫外激光所形成的干涉條紋對光纖進行側(cè)面橫向曝光來產(chǎn)生光纖纖芯中的折射率調(diào)制,即形成光纖光柵。這種刻寫方法效率高,且靈活性好,可以刻寫不同周期的光纖光柵。橫向?qū)懭敕ǖ陌l(fā)明使光纖光柵技術(shù)取得了突破性的進展,此后的十多年里,光纖光柵一直是光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域的研究熱點之一。 

布拉格光纖光柵可以作為一種光纖傳感器,它和光纖傳感器一樣,與傳統(tǒng)的電傳感器相比有著許多不可替代的優(yōu)點,如:不受電磁干擾,重量輕,體積小,不受腐蝕等。且由于它是波長編碼的,使得它與傳統(tǒng)的光纖傳感器相比,又有許多優(yōu)點,如:精度不受光源強度影響,受環(huán)境影響小,更加容易復(fù)用和實現(xiàn)分布式傳感等。利用光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)復(fù)用能力強,重量輕,體積小等優(yōu)點,埋入監(jiān)測材料中可以方便地實現(xiàn)準(zhǔn)分布式測量,因而是最有希望的智能傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 

光纖光柵傳感器的應(yīng)用范圍非常廣,民用工程中的結(jié)構(gòu)監(jiān)測是光纖光柵傳感器應(yīng)用的一個熱點,在橋梁、建筑、海洋石油平臺、油田及航空、大壩等工程都可以進行實時安全的溫度及應(yīng)變監(jiān)測。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的狀態(tài),力學(xué)參數(shù)的測量對于橋梁、大壩、隧道、高層建筑和運動場館的維護是至關(guān)重要的,通過測量建筑物的分布應(yīng)變,可以預(yù)知局部荷載的狀態(tài)。光纖光柵傳感器既可以貼在現(xiàn)存結(jié)構(gòu)的表面,也可以在澆筑的時候埋入結(jié)構(gòu)中對結(jié)構(gòu)進行實時測量,監(jiān)視結(jié)構(gòu)缺陷的形成和生長。另外,多個光纖光柵傳感器可以串接成一個網(wǎng)絡(luò)對結(jié)構(gòu)進行準(zhǔn)分布式檢測,傳感信號可以傳輸很長距離送到中心監(jiān)控室進行遙測。因此在民用工程中,光纖光柵傳感器成為結(jié)構(gòu)監(jiān)測的最重要手段。 

航空航天業(yè)是一個使用傳感器密集的地方,一架飛行器為了監(jiān)測壓力、溫度、振動、燃料液位、起落架狀態(tài)、機翼和方向舵的位置等,所需要使用的傳感器超過100個,因此傳感器的尺寸和重量變得非常重要。光纖光柵傳感器具有體積小,重量輕,靈敏度高等優(yōu)點,將光纖光柵埋入飛行器或者發(fā)射塔結(jié)構(gòu)中,組成準(zhǔn)分布式智能傳感網(wǎng)絡(luò),可以對飛行器及發(fā)射塔的內(nèi)部機械性能及外部環(huán)境進行實時監(jiān)測。 

布拉格光纖光柵傳感器能夠為現(xiàn)代船舶的操作提供瞬時的和豐富的傳感信息,進而通過提供船舶操作人員所需要的早期危險報警和損傷評估來保證船舶的安全。現(xiàn)代船用傳感器中多達90%是壓力或溫度傳感器,通過選擇適當(dāng)?shù)姆庋b和襯底材料可以將光纖光柵應(yīng)變傳感器轉(zhuǎn)變成溫度和壓力傳感器,利用波分和時分復(fù)用原理,一個探測系統(tǒng)的光纖光柵傳感器數(shù)量可以多達數(shù)萬個,從而適應(yīng)不斷增加的艦載控制系統(tǒng)的復(fù)雜性,并有效的降低傳感系統(tǒng)的成本。

電力工業(yè)中的設(shè)備大都處在強電磁場中,一般電學(xué)傳感器無法使用。很多情況下需要測量的地方處在高壓中,如高壓開關(guān)的在線監(jiān)測,高壓變壓器繞組、發(fā)電機定子等地方的溫度和位移等參數(shù)的實時測量,這些地方的測量需要傳感器具有很好的絕緣性能、體積要小、而且是無源器件,光纖光柵傳感器是進行這些測量的最佳選擇。有一些電力設(shè)備經(jīng)常位于難以到達的地方,如荒山野嶺、沙漠荒原中的傳輸電纜和中繼變電站,使用準(zhǔn)分布式光纖光柵傳感系統(tǒng)的遙測能力可以極大地減少設(shè)備維護費用。因此光纖光柵傳感器在電力工業(yè)中的應(yīng)用前景很好。