光栅式传感器作业原理
咱们知道，光栅的Bragg波长lB由下式决议：
lB=2nL ⑴
式中，n—芯模有用折射率； L—光栅周期。
当光纤光栅所在环境的温度、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，就可以取得待测物理量的改动状况。如运用磁场诱导的左右旋极化波的折射率改动不同，可完成对磁场的直接丈量。此外，经过特定的技能，还可完成对应力和温度的别离丈量和一起丈量。经过在光栅上涂敷特定的功用资料（如压电资料），对电场等物理量的间接丈量也能完成。
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，光栅的几许结构是均匀的，对单参数的定点丈量很有用，但在需求一起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。此刻，选用啁啾光纤光栅传感器就便是一个不错的挑选。
啁啾光纤光栅由于其优异的色散补偿才能而运用在高比特长途通讯体系中。与光纤Bragg光栅传感器的作业原理根本相同，在外界物理量的效果下，啁啾光纤光栅除了DlB的改动外，光谱的展宽也会发作改动。这种传感器在应变和温度均存在的场合对错常有用的。由于应变的影响，啁啾光纤光栅反射信号会拓展，峰值波长也会发作位移，而温度的改动则由于折射率的温度依赖性（dn/dT），仅会影响重心的方位。因而经过一起丈量光谱位移和展宽，就可以一起丈量应变和温度。
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）的周期一般认为有数百微米，它在特定的波长上可把纤芯的光耦合进包层，其公式如下：
li=（n0- niclad）·L ⑵
式中，n0—纤芯的折射率；niclad—i阶轴对称包层模的有用折射率。
光在包层中将由于包层/空气界面的损耗而敏捷衰减，留下一串损耗带。一个独立的LPG可能在一个很宽的波长规模上有许多的共振，其共振的中心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，经过检测Dli，就可取得外界物理量改动的信息。LPG在给定波长上共振带的呼应一般有不同的起伏，因而适用于构建多参数传感器。
光栅式传感器的运用
在地球动力学中的运用
在地震检测等地球动力学范畴中，地表突变等现象的原理及其风险性的估定和猜测对错常杂乱的，而火山区的应力和温度改动是现在为止可以提醒火山活动性及其要害活动规模演化的最有用手法心。光纤光栅传感器在这一范畴中的运用首要是在岩石变形、笔直震波的检测以及作为地势检波器和光学地震仪运用等方面。活动区的应变一般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）一般都定坐落与地质变形源很近的间隔，而以震源的震波为代表的动态应变则可以在与震源较远的地球周边环境中检测到。为了得到适当准确的震源或火山源的方位，更好地描绘源区的几许形状和演化状况，需求运用密布摆放的应力－应变丈量仪。光纤光栅传感器是能完成远间隔和密布摆放复用传感的宽带、高网络化传感器，契合地震检测等的要求，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检测了频率为0.1Hz～2Hz，巨细为10-9 e的岩石和地表动态应变。
在航天器及船只中的运用
先进的复合资料抗疲劳、抗腐蚀功能较好，而且可以减轻船体或航天器的分量，关于快速航运或飞翔具有重要意义，因而复合资料越来越多地被用于制作航空帆海东西（如飞机的机翼）。
为全面衡量船体的状况，需求了解其不同部位的变形力矩、剪切压力、甲板所受的打击力，一般船体大约需求100个传感器，因而波长复用才能极强的光纤光栅传感器最适合于船体检测。光纤光栅传感体系可丈量船体的曲折应力，而且可丈量波浪对湿甲板的打击力。具有干与勘探功能的16路光纤光栅复用体系成功完成了带宽为5kHz规模内、分辨率小于10ne/（Hz）1/2的动态应变丈量。
别的，为了监测一架飞翔器的应变、温度、振荡，起落驾驭状况、超声波场和加速度状况，一般需求100多个传感器，故传感器的分量要尽量轻，尺度尽量小，因而最灵活的光纤光栅传感器是最好的挑选。别的，实践上飞机的复合资猜中存在两个方向的应变，嵌人资猜中的光纤光栅传感器是完成多点多轴向应变和温度丈量的抱负智能元件。
在民用工程结构中的运用
民用工程的结构监测是光纤光栅传感器最活泼的范畴。关于桥梁、矿井、地道、大坝、建筑物等来说，经过丈量上述结构的应变散布，可以预知结构部分的载荷及状况，便利进行维护和状况监测。光纤光栅传感器可以贴在结构的外表或预先埋入结构中，对结构一起进行冲击检测、形状操控和振荡阻尼检测等，还以监督结构的缺点状况。别的，多个光纤光栅传感器可以串接成一个传感网络，对结构进行准散布式检测，并经过计算机对传感信号进行长途操控。
光纤光栅传感器可以检测的建筑结构之一为桥梁。运用时，一组光纤光栅被粘于桥梁复合筋的外表，或在梁的外表开一个小凹槽，使光栅的裸纤芯部分嵌进凹槽中（便于防护）。假如需求愈加完善的维护，则最好是在建造桥时把光栅埋进复合筋。一起，为了批改温度效应引起的应变，可运用应力和温度分隔的传感臂，并在每一个梁上均装置这两个臂。
两个具有相同中心波长的光纤光栅替代法布里－珀*涉仪的反射镜，形满足光纤法布里－珀*涉仪（FFPI），运用低相干性使干与的相位噪声最小化，这一办法完成了高灵敏度的动态应变丈量。用FFPI结合别的两个FBG，其间一个光栅用来测应变，另一个被维护起来（免受应力影响），以丈量和批改温度效应，一起完成了对三个量的丈量：温度、静态应变、瞬时动态应变。这种办法兼有干与仪的相干性和光纤布拉格光栅传感器的长处，在5me的丈量规模内，完成了小于 1me的静态应变丈量精度、0.1℃的温度灵敏度和小于1ne/（Hz）1/2的动态应变灵敏度。
在电力工业中的运用
光纤光栅传感器因不受电磁场搅扰和可完成长间隔低损耗传输，然后成为电力工业运用的抱负挑选。电线的载分量、变压器绕线的温度、大电流等都可运用光纤光栅传感器丈量。
在电力工业中，电流转换器可把电流改动转化为电压改动，电压改动可使压电陶瓷（PZT）发作形变，而运用贴于PZT上的光纤光栅的波长漂移，很简单得知其形变，从而测知电流强度。这是一种较为廉价的办法，而且不需求杂乱的电阻隔。别的，由大雪等对电线施加的过量的压力可能会引发风险事情，因而在线检测电线压力非常重要，特别是关于那些不易检测到的山区电线。光纤光栅传感器可测电线的载分量，其原理为把载分量的改动转化为紧贴电线的金属板所受应力的改动，这一应力改动即可被粘于金属板上的光纤光栅传感器勘探到。这是运用光纤光栅传感器完成远间隔恶劣环境下丈量的实例，在这种状况下，相邻光栅的距离较大，故不需快速调制和解调。
在医学中的运用
医学顶用的传感器多为电子传感器，它对许多内科手术是不适用的，尤其是在高微波（辐射）频率、超声波场或激光辐射的过高热医治中。由于电子传感器中的金属导体很简单受电流、电压等电磁场的搅扰而引起传感头或肿瘤周围的热效应，这样会导致过错读数。近年来，运用高频电流、微波辐射和激光进行热疗以替代外科手术越来越遭到医学界的重视，而且传感器的小尺度在医学运用中对错常重要的，由于小的尺度对人体安排的损伤较小，而光纤光栅传感器正是现在为止可以做到的最小的传感器。它可以经过最小限度的损害方法丈量人体安排内部的温度、压力、声波场的准确部分信息。到现在为止，光纤光栅传感体系现已成功地检测了病变安排的温度和超声波场，在30℃～60℃的规模内，取得了分辨率为0.1℃和准确度为±0.2℃的丈量成果，而超声场的丈量分辨率为10-3atm/Hz1/2，这为研讨病变安排供给了有用的信息。
光纤光栅传感器还可用来丈量心脏的功率。在这种办法中，医师把嵌有光纤光栅的热稀释导管刺进患者心脏的右心房，并打针人一种冷溶液，可丈量肺动脉血液的温度，结合脉功率就可知道心脏的血液输出量，这关于心脏监测对错常重要的。
在化学传感中的运用
光纤光栅传感器可用于化学传感，由于光栅的中心波长随折射率的改动而改动，而光栅间倏失波的相互效果以及环境中的化学物质的浓度改动都会引起折射率的改动。
长周期光栅（long period fiber grating，LPFG）与布拉格光纤光栅相同，也是由光纤轴上发作周期性的折射率调制而构成，其周期一般大于100μm。它的耦合机理是：向前传输的纤芯基模被耦合入几个特定波长的向前传输的包层模，包层模很快损失掉，所以LPFG根本上没有后向反射，在其透射谱中有几个特定波长的吸收峰。LPFG对光纤包层资料折射率的改动比上述的光纤布拉格光栅更为灵敏，包层资料折射率的任何改动都会改动传输光谱的特性，使吸收峰发作改动，所以长周期光栅折射率丈量体系的分辨率可完成10-7的灵敏度。现在现已用长周期光栅测出了许多化学物质的浓度，包含蔗糖、乙醇、己醇、十六烷、CaCl2、NaCl等，原则上，任何具有吸收峰谱而且其折射率在1.3和1.45之间的化学物质都可用长周期光栅进行勘探。
