第１９卷第６期 ２００６年１２月 传感技术学报 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ ＶＯ１．１９ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２００６
Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｅｎｓｏｒｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ
ＬＩ Ｇｕｏ－ｙｕ ，ＧＡＯ Ｈｏｎｇ－ｗｅｉ，ＬＩＵＢｏ，ＹＵＡＮ Ｓｈｕ—ｚｈｏｎｇ，ＤＯＮＧ Ｘｉａｏ－ｙｉ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｎａｎｋａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７１，Ｇｈ Ｍ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ＣＣＤ、ＣＭ０Ｓ ａｎｄ Ｉｎ－
ＧａＡｓ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒｓ，ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＦＢＧ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ＩｎＧａＡｓ ｉｍａ—
ｇｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ，ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ＩｎＧａＡｓ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ．Ｆｕｒｔｈｅｒ— ｍｏｒｅ，ｗｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ
ａｔｔａｉｎ ａ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｒｅａｌｉｚｅｓ
ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＦＢＧ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ ｌａｙｓ ａ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＦＢＧ ｓｅｎｓｏｒｓ．
第２６卷第１期 ２０１３年１月 传感技术学报
ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｅｎｓｉｎｇ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｕｎｎｅｌ Ｆｉｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
ＦＵ Ｈｕａ ，ＸＩＥ Ｓｅｎ ，ＸＵ Ｙａｏｓｏｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｚｉｃｈｕｎ
（１．Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆａｃｕｌｔｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｌｕｄａｏ Ｌｉａｏｎｉｎｇ １２５１０５，Ｃｈｉｎａ ２．Ｋａｉｌｕａｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｈｅｂｅｉ ０６３０１８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｉｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ａ ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ
ｇｒａｔｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ ｔｈａｔ ｗａｓ ｐａｃｋａｇｅｄ ｂｙ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｍｏｎｉｔｏｒ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｆｉｒｅ，ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ａｂｏｕｔ ２．７５ ｔｉｍｅｓ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｂａｒｅ ｇｒａｔｉｎｇ．
光纤光栅传感技术发展综述
摘要：
本文立足于专利文献，对有关光纤光栅传感技术的发展进行分析，并对技术的发展路线、发展方向以及发展前景进行了总结，为相关领域的工作提供一定的技术支持和引导。
关键词：光纤光栅；传感技术；解调
一、技术概述
光纤光栅传感器是一种波长调制型传感器，外界物理量的变化使光纤光栅反射波中心波长产生偏移，通过监测波长偏移量实现对外界物理量的传感，由于光纤光栅具有强的抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温等优点，因此取得了广泛的应用。本文立足于专利文献，通过对光纤光栅传感技术进行了一定的梳理，为光纤光栅传感器的研发、应用和专利申请提供一定的支撑和参考。
二、技术分支及其发展状况
通过查阅相关专利及文献，光纤光栅传感技术发展经历了光纤光栅的传感机理研究、光纤光栅传感器的制作封装、光纤光栅传感器的应用和光纤光栅传感的解调四个过程，其中在光纤光栅的传感应用方面，主要用于温度、应力、流量等参数的测量及桥梁监测方面的应用；对于解调技术，主要对光纤光栅传感系统中的光源稳定性、存在串扰和应用高精度、快速解调算法的研究，如图1所示。
图1光纤光栅传感的技术分支图
图2为光纤光栅传感技术的演进历程，光纤传感技术的研究始于20世纪70年代末，1978年加拿大渥太华通信研究中心的Hill等人首次在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏效应，并制成了世界上第一支被称为“Hill光栅”的光纤光栅，开创了光纤光栅的研究与应用；1989年，美国的Meltz等人发明了紫外光侧面写入光敏光栅的技术，迅速促进了光纤光栅制作技术及其应用研究的发展；90年代初期，对于光纤光栅的研究主要在于光纤光栅传感机理及简单的制作；对于光纤光栅传感的解调也处于基础研究阶段，主要为光谱仪检测、滤波解调等简单的解调方法的研究。
本栏目责任编辑：谢媛媛 。。。开发研究与设计技术。 光纤光栅传感技术的原理与应用 王 颖 （云南农业职业技术学院信息工程系，云南昆明６５００３１） 摘要：简要介绍了光纤光栅传感技术的基本原理：通过测量波长的漂移实现对被测量的检测；介绍了光纤光栅所具备 的传统光纤传感器所没有的特点：自定标和易于在同一根光纤内集成多个传感器复用；以及光纤光栅在高精度测温领域、 高分辨率应变测量领域、高分辨率液位测量领域三大方面的应用。 关键词：光纤光栅；原理；应用 中图分类号：ＴＰ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—３０４４（２００７）２３—４１２９７—０３ Ｔｈｅ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＷＡＮＧ Ｙｉｎｇ ｕｎｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＣｏＵｅｇｅ，Ｉｎｆｏｍａａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｋｕｎｍｉｎ ６５００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇ：ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｓｕｒｖｅｙｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｕｒｖｅｙ ｗａｖｅ ｌｅｎｇｔｈ ｄｒｉｆｔｉｎｇ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇ：ｅａｓｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ ｍａｎｙ ｓｅｎｓｏｒｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｉｄｅｎｔｉｃａｌｒｏｏｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄｕｐｌｉｃａｔｅ ｔｏ ｕｓｅ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １光纤光栅传感技术的原理 光纤ｂｒａｇｇ光栅ＦＢＧ于１９７８年问世【ｌｊ，这种简单 的固有传感元件，可利用硅光纤的紫外光敏性写入光 纤芯内，图ｌ描述了光纤光栅的基本原理。
