光纤光栅传感器封装技术
光纤光栅传感技术
光纤光栅传感技术随着科技的不断发展，传感技术也不断得到创新和突破。
光纤光栅传感技术是一种新兴的传感技术，它可以利用光纤光栅的特殊结构将物理量转换成光学信号，从而实现物理量的测量和监测。
本文将从光纤光栅传感技术的原理、应用和发展前景三个方面进行详细介绍。
一、光纤光栅传感技术的原理光纤光栅传感技术是一种基于光纤光栅的传感技术，其原理是利用光纤光栅的布拉格反射原理将物理量转换成光学信号。
光纤光栅是一种光学器件，它是由一段光纤中周期性改变折射率的结构组成。
当入射光线经过光纤光栅时，会被反射或透射，其中反射的光线会发生布拉格反射，即反射光线的波长和入射光线的波长满足以下条件：2n Λ=λ，其中n为光的折射率，Λ为光纤光栅的周期，λ为入射光的波长。
因此，光纤光栅可以将入射光的波长转换为光学信号的强度，从而实现物理量的测量和监测。
二、光纤光栅传感技术的应用光纤光栅传感技术具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面： 1.温度传感：光纤光栅传感技术可以利用光纤光栅的热敏特性实现温度的测量和监测。
通过光纤光栅的布拉格反射原理，可以将温度转换成光学信号的强度，从而实现温度的监测和控制。
2.应变传感：光纤光栅传感技术可以利用光纤光栅的应变敏感特性实现应变的测量和监测。
通过光纤光栅的布拉格反射原理，可以将应变转换成光学信号的强度，从而实现应变的监测和控制。
3.压力传感：光纤光栅传感技术可以利用光纤光栅的压力敏感特性实现压力的测量和监测。
通过光纤光栅的布拉格反射原理，可以将压力转换成光学信号的强度，从而实现压力的监测和控制。
4.化学传感：光纤光栅传感技术可以利用光纤光栅的化学敏感特性实现化学物质的测量和监测。
通过光纤光栅的布拉格反射原理，可以将化学物质的浓度转换成光学信号的强度，从而实现化学物质的监测和控制。
三、光纤光栅传感技术的发展前景光纤光栅传感技术具有广泛的应用前景，随着科技的不断发展，其应用领域也在不断拓展。
未来，光纤光栅传感技术将在以下几个方面得到进一步的发展：1.多功能传感：光纤光栅传感技术将实现多功能传感，即通过一个光纤光栅实现多种物理量的测量和监测。
光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究共3篇
光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究共3篇光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究1光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究随着科技的不断发展，人们对传感器的需求也越来越高，在许多领域都有广泛的应用。
光纤光栅传感器是一种应力、温度等物理量测量的传感器，具有高精度、抗干扰能力强、体积小等优点。
而光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究，是提高该传感器稳定性、可靠性、可应用性的关键。
一、光纤光栅传感原理及分类光纤光栅传感器是利用光纤光栅的反射原理来测量应力、温度等物理量的一种传感器。
光纤光栅传感器主要分为两类：静态光纤光栅传感器和动态光纤光栅传感器。
静态光纤光栅传感器是通过测量光纤光栅在受力作用下的变化，从而获得物理量的信息；动态光纤光栅传感器则是通过测量光纤光栅受到的外部干扰所产生的相位变化，从而获得干扰物理量的信息。
二、光纤光栅传感器解调技术光纤光栅传感器的解调技术是指从光纤光栅的反射光信号中提取出待测量物理量的技术。
其中，光纤光栅传感器的精度与线性度关系密切，因此精确的解调技术是确保传感器精度和可靠性的重要保证。
1. 光谱解调技术光谱解调技术是利用光纤光栅在不同载入下所产生的反射光谱，从而反推出物理量信息的方法。
该方法的优点在于具有高精度和较大的测量范围，但由于其需要较高的光源功率，所以不适宜在复杂环境下使用。
2. 时间域解调技术时间域解调技术是利用光纤光栅在受力作用下的反应时间差，从而反推出物理量信息的方法。
该方法具有测量速度快、对外部干扰不敏感等优点，但由于其对光源谐波抑制能力要求较高，所以需要一定的硬件配合才能正常使用。
三、光纤光栅传感器封装工艺光纤光栅传感器的封装工艺是指保护传感器光纤光栅不受外界干扰、延长传感器寿命的一系列工艺。
其中，光纤光栅传感器的保护套管应具备耐高温、耐腐蚀、防水、防氧化等性能。
1. 材料的选取传感器保护套管材料在保证传感器性能的前提下，应该尽可能选取价格合理、易加工、热膨胀系数小、机械强度高、防折强度好以及高温抗拉强度好等性能优异的材料。
光纤光栅传感器
温度传感
温度传感
光纤光栅传感器能够实时监测温度变化，广 泛应用于电力、能源、环保等领域的温度监 控。通过将光纤光栅传感器安装在发热设备 或热流通道中，可以实时监测温度，实现设 备的预防性维护和安全控制。
温度传感特点
光纤光栅传感器具有测温范围广、响应速度 快、精度高、稳定性好等特点，能够实现高 精度的温度测量和实时监测。
航空航天
用于监测飞机和航天器的结构健康状况，如机翼、 机身等关键部位的温度、应变和振动等参数。
智能交通
用于监测高速公路、桥梁和隧道等基础设施的结 构健康状况，以及车辆速度、流量等交通参数。
06 光纤光栅传感器与其他传 感器的比较
电容式传感器
总结词
电容式传感器利用电场感应原理，通过测量电容器极板 间距离的变化来检测位移或形变。
分布式测量
长距离传输
光纤光栅传感器可以实现分布式测量，即 在同一条光纤上布置多个光栅，实现对多 点同时监测。
光纤光栅传感器以光纤为传输媒介，可实 现远距离信号传输，适用于长距离、大规 模监测系统。
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抗电磁干扰
光纤光栅传感器采用光信号传输，不 受电磁干扰的影响，特别适合在强电 磁场环境下工作。这使得光纤光栅传 感器在电力、航空航天、军事等领域 具有广泛的应用前景。
光纤光栅传感器的抗电磁干扰特性使 其在复杂环境中能够稳定工作，提高 了测量的可靠性和准确性。
耐腐蚀与高温
光纤光栅传感器采用石英光纤作为传输介质，具有优良的化 学稳定性和耐腐蚀性，能够在恶劣的化学环境下正常工作。 同时，石英光纤的熔点高达1700℃，使得光纤光栅传感器能 够在高温环境下进行测量。
光纤光栅传感器
光纤光栅传感技术介绍
光纤光栅传感技术介绍光纤光栅传感技术是一种基于光纤光栅的传感原理和技术，能够实现对物理量、化学成分、生物特征等的高灵敏度、高精度、实时在线、非接触式监测与成像。
它具有光纤传感技术的优点，如抗干扰能力强、体积小、重量轻、灵活性高、耐磨损等，并且具有较大的应用潜力。
光纤光栅传感技术基于光栅的原理实现传感功能。
光栅是一种周期性的透明介质结构，可以将入射的光进行分散和反射。
当光纤光栅与外界环境发生变化时，如温度、应变、气压、震动等，会导致光栅的结构发生相应的变化，从而改变反射光的特性。
通过检测光栅反射光的特性变化，可以获取与外界环境相关的信息，实现对这些物理量的测量。
1.高灵敏度：光栅的结构变化会引起反射光的特性变化，通过对光栅反射光的测量和分析，可以实现对微小变化的灵敏检测。
2.高精度：光纤光栅传感技术采用光纤作为传输介质，通过光纤的传输特性，可以实现对信息的准确传输和测量。
3.实时在线：光纤光栅传感技术能够实时监测和测量外界环境的变化，适用于对时间敏感的应用场景。
4.非接触式监测与成像：光纤光栅传感技术基于光的传输和反射过程，无需直接接触被测对象，避免了传统传感技术中可能引起干扰、破坏的问题，并可以实现对复杂形状、特殊材料的监测与成像。
1.温度测量：光纤光栅传感技术可以通过测量光栅结构受温度变化导致的光纤长度的变化，实现对温度的测量。
与传统温度传感技术相比，光纤光栅传感技术具有更高的灵敏度和更广的测量范围。
2.应变测量：光纤光栅传感技术可以通过测量光栅受应变变形引起的光纤长度的变化，实现对应变的测量。
该技术广泛应用于结构健康监测、材料力学性能测试等领域。
3.气体传感：光纤光栅传感技术可以通过改变光栅的折射率，实现对气体成分的测量。
该技术被应用于环境气体监测、工业生产过程中有害气体的检测等领域。
4.生物医学应用：光纤光栅传感技术可以实现对生物组织、细胞等的测量和成像，用于生命科学研究、医学诊断等领域。
【学习笔记】传感器技术（9）：管式光纤光栅温度传感器封装与传感特性研究
【学习笔记】传感器技术（9）：管式光纤光栅温度传感器封装与传感特性研究摘要：介绍了两种管式光纤光栅温度传感器的⾦属型封装⽅案，对其温度传感特性进⾏了实验研究与分析。
使⽤外径5 mm、内径4 mm、长度50 mm的管式结构不锈钢材料对光纤光栅进⾏探头式保护型封装以及温度增敏型封装，所得探头式保护型封装传感器的温度灵敏度系数为9.86 pm/℃，温度增敏型封装传感器的温度灵敏度系数为29.97 pm/℃，是裸光栅的3倍，表明使⽤热膨胀系数⼤的封装材料可获得灵敏度更⾼的传感器。
实验结果表明，两种封装形式的传感器均得到很好的重复性，并没有迟滞现象，线性拟合度都达到0.999以上。
0 引⾔1989年，Morey⾸次报道将光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating, FBG）⽤作传感元件[1]，此后FBG作为⼀种新型的光纤⽆源器件，在传感领域受到⼴泛的关注。
FBG具有耐⾼温、抗⼲扰能⼒强、耐腐蚀、体积⼩、重量轻、灵活⽅便、寿命长等优点[2-4]。
但是裸光栅⾮常脆弱，实际⼯程应⽤中需要根据具体的⼯作环境和测量要求对其进⾏适当封装。
常见的封装形式有贴⽚封装[5]、管式封装[6]、盒式封装[7]等。
⾦属管式封装形式具有结构紧凑、强度⾼、导热快、体积⼩、布设⽅便等优势，虽然该封装⽅式早有报道，但封装⼯艺对应变不敏感的FBG传感器温敏特性的影响还鲜见报道[8]。
温度作为最常见的物理量，FBG⽤于温度传感领域的实际应⽤价值和前景具有⾮常明显的优势[9-12]。
本⽂分别讨论了单端和双端两种⾦属管式封装⽅案，制作了单端探头式FBG温度传感器和双端管式增敏型FBG温度传感器，并对两种FBG传感器的温度特性进⾏实验研究，两者均表现出应⼒应变不敏感特性。
本研究有助于⾦属型管式封装FBG温度传感器的优化及性能的进⼀步提⾼，改善FBG传感器的温度传感特性。
1 FBG的封装形式本⽂设计了两种不同⽅案对FBG进⾏封装，两种FBG温度传感器的封装结构如图1所⽰。
FBG传感器封装技术的研究进展
FBG传感器封装技术的研究进展FBG传感器（Fiber Bragg Grating Sensor）是一种基于光纤中的布拉格光栅原理进行测量的光纤传感器，具有高精度、高稳定性和抗干扰能力强等优点，在航空航天、自动化控制、结构监测等领域具有广泛的应用前景。
近年来，FBG传感器封装技术的研究进展主要体现在封装结构设计、力学性能改善和温度补偿方面。
本文将对这些方面的研究进展进行综述。
首先，封装结构设计是FBG传感器研究的重要方向之一、传感器封装结构能够保护光纤免受外界环境的干扰，并对光纤和FBG进行固定，以提高传感器的稳定性和可靠性。
传统的封装结构主要采用环氧树脂进行封装，但其无法满足一些特殊工况下的需求。
近年来，研究人员利用可拉伸性材料、高强度材料等进行封装结构的设计，从而提高传感器的可靠性和耐用性。
其次，力学性能改善是FBG传感器封装技术研究的关键问题之一、由于传感器封装结构与被测物体相连接，其力学性能直接影响到传感器的测量精度和稳定性。
研究人员通过优化封装结构和材料选择，提高传感器的刚度、强度和粘结性能，从而降低传感器与被测物体之间的力学失配。
最后，温度补偿是FBG传感器封装技术研究的又一个重要方向。
由于光纤材料本身的热膨胀系数与封装材料存在差异，封装后的传感器会受到温度的影响而产生误差。
研究人员通过使用温度补偿材料、温度补偿算法等手段，有效消除温度对传感器的影响，提高传感器的测量精度和稳定性。
总结起来，FBG传感器封装技术的研究进展主要包括封装结构设计、力学性能改善和温度补偿方面的研究。
未来的研究重点应放在如何进一步提高封装结构的可靠性和耐久性，优化力学性能，以及消除温度对传感器的影响等方面。
这将为FBG传感器在更多领域的应用提供更好的技术支持。
光纤光栅传感器的封装
光纤光栅传感器的封装光纤光栅是一种新型的光无源器件，它通过在光纤轴向上建立周期性的折射率分布来改变或控制光在该区域的传播行为和方式。
其中，具有纳米级折射率分布周期的光纤光栅称为光纤布喇格光栅（即FBG ，若非特别声明，下文中的光纤光栅均指光纤布喇格光栅）。
光纤光栅因具有制作简单、稳定性好、体积小、抗电磁干扰、使用灵活、易于同光纤集成及可构成网络等诸多优点，近年来被广泛应用于光传感领域。
经过近十几年来的研究，光纤光栅的传感机理己基本探明，用于测量各种物理量的多种结构光纤光栅传感器己被制作出来。
目前，光纤光栅传感器可以检测的物理量包括温度、应变、应力、位移、压强、扭角、扭知(扭应力)、加速度、电流、电压、磁场、频率及浓度等。
一、光纤光栅的封装技术由于裸的光纤光栅直径只有125m μ，在恶劣的工程环境中容易损伤，只有对其进行保护性的封装(如埋入衬底材料中)，才能赋子光纤光栅更稳定的性能，延长其寿命传感器才能交付使用。
同时，通过设计封装的结构，选用不同的封装材料，可以实现温度补偿，应力和温度的增敏等功能，这类“功能型封装”的研究正逐渐受到重视。
1、 温度减敏和补偿封装由于光纤光栅对应力和温度的交叉敏感性，在实际应用中，经常在应力传感光栅附近串联或并联一个参考光栅，用于消除温度变化的影响。
这种方法需要消耗更多的光栅，增加了传感系统的成本。
若用热膨胀系数极小且对温度不敏感的材料对光纤光栅进行封装，将很大程度上减小温度对应力测量精确性的影响。
另外，采用具有负温度系数的材料进行封装或设计反馈式机构，可以对光纤光栅施加一定应力，以补偿温度导致的布喇格波长的漂移，使0/λλ∆的值趋近于0。
对于封装的光纤布喇格光栅而言，其波长漂移λ∆与应变ε和温度变化T ∆的关系式可表示为式(1),基于弹性衬底材料的光纤光栅温度补偿关系式为()1s e a a a T p ξε++-=∆- （1） 式中：(1/)(/)n dn dT ξ=；(1/)(/)e p n dn d ε=-；(1/)(/)a L dL dT =。
光纤光栅的封装
光纤光栅传感器的封装设计一、高温光纤光栅温度传感器的封装设计1.实用化高温光纤光栅温度传感器的设计要求a.高温光纤光栅的自身要求高温光纤光栅在高温环境下进行长期工作时，要求其反射率不会发生大幅度的衰减。
b.应用环境的要求传感器的结构设计要能够便于实际的工程安装，尽量避免安装环境的差异导致传感器特性的改变，如外界应力作用于传感器导致光纤光栅的波长漂移、反射率下降等负面影响。
同时要确保正常的现场施工不会对传感器和连接的光缆造成严重破坏，要能够保证信号的正常采集与传输。
c.使用寿命的要求传感器的寿命与传感器的应用环境直接相关，高温环境将大幅度地缩减传感器的寿命。
因此，在确保传感元件自身寿命的前提上，要尽量减小因封装技术给传感器寿命带来的负面影响。
封装高温光纤光栅传感器的各种材料都要能够承受高温环境的长期考验，尤其需重视胶水的高温稳定性。
2.实用化高温光纤光栅温度传感器的设计思路高温光纤光栅温度传感器的封装工作主要分为：材料的选择、封装结构的设计、相关的封装工艺。
a.材料的选择在选择封装材料时，要确保他们在高温环境下的稳定性。
1)胶水的选择Fireplace Sealant ST-1260是一种单组份中性结构胶，具有防火阻燃、抗位移、高强度等优良特性。
对玻璃、金属、陶瓷等有良好的粘附力，其邵氏硬度为60A，拉伸强度为8 MPa，良好的抗UV性，防火阻燃等级达UL94-V0级，温度工作范围从-40° C至0 1260° C。
因此，Fireplace Sealant ST-1260胶可以用于光纤光栅尾纤的固定以及传感器的密封。
托马斯耐高温胶(THO4098)是一种单组份粘稠高温胶水，低温加热固化型，固化后表面平整、光洁、无气泡，可用于光纤光栅两侧尾纤的固定。
其温度工作范围为-66〜460° C，粘接强度高，韧性好、抗冲击等。
适应范围广，耐高温、压强、腐蚀等，阻燃性达UL94-V0级。
光纤光栅传感器封装技术
光纤光栅传感器的封装技术摘要光纤布拉格光栅传感器是一种新型的光纤传感器，它利用的是布拉格波长对温度、应变敏感的原理。
与传统的电学传感器相比，它还具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、复用性强等优点。
正因为这些独特的优点，光纤布拉格光栅越来越多的被应用到大型结构、电力、安防、石化、医学、矿井、军事等领域，其中，最引人瞩目的是光纤光栅温度传感器在长距离测温系统中的应用。
随着中国物联网发展战略的实施，光纤传感领域的研究和产业化面临着巨大的机遇和挑战。
本文综述了光纤光栅温度传感器的传感原理，光纤光栅传感器封装技术分类，分为保护性封装，敏化封装，以及补偿性封装，列举了三个封装技术的实例，对他们的封装结构，封装中的技术工艺，以及封装后的一些参数进行了介绍。
目录1、绪论 (4)1.1 光纤光栅传感器封装技术概述 (4)2、光纤光栅传感原理 (5)2.1光纤光栅传感器的结构和原理 (5)2.2光纤光栅传感技术的类型简介 (6)3.光纤光栅传感器封装技术分类 (7)3.1保护性封装 (7)3.2 敏化封装 (8)3.3补偿性封装 (8)4.封装技术实例 (9)4.1光纤光栅温度传感器抗应变串扰封装 (9)4.2Polyimide（聚酰亚胺）光纤光栅温度传感器的封装 (12)4.3镀铜光纤光栅的全金属封装 (13)参考文献 (16)1、绪论1.1 光纤光栅传感器封装技术概述光纤光栅是普通光纤经过特殊的光学工艺处理后，使纤芯折射率沿轴向，呈现周期性规律分布的物理结构，其实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)光滤波器或反射镜。
通过人为改变光纤光栅结构的分布，我们可以主动控制光在光纤中的传播行为，光纤光栅结构的多样化可以使其光谱响应特显得非常丰富。
同时，光纤光栅具有结构简单、器件微型化、带宽范围广、耦合性好、附加损耗小、可与其他光纤器件融成一体等特点，除此之外光纤本身具有轻质、电绝缘、柔韧、抗电磁干扰、径细、化学稳定等优点，使得光纤光栅在光纤传感、全光通信、光信息处理等领域具有巨大的应用前景。
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光纤光栅传感器的封装技术摘要光纤布拉格光栅传感器是一种新型的光纤传感器，它利用的是布拉格波长对温度、应变敏感的原理.及传统的电学传感器相比,它还具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、复用性强等优点。
正因为这些独特的优点，光纤布拉格光栅越来越多的被应用到大型结构、电力、安防、石化、医学、矿井、军事等领域，其中，最引人瞩目的是光纤光栅温度传感器在长距离测温系统中的应用。
随着中国物联网发展战略的实施，光纤传感领域的研究和产业化面临着巨大的机遇和挑战。
本文综述了光纤光栅温度传感器的传感原理,光纤光栅传感器封装技术分类，分为保护性封装，敏化封装，以及补偿性封装，列举了三个封装技术的实例，对他们的封装结构,封装中的技术工艺,以及封装后的一些参数进行了介绍。
目录1、绪论 (44)1.1 光纤光栅传感器封装技术概述 (44)2、光纤光栅传感原理 (55)2.1光纤光栅传感器的结构和原理 (55)2.2光纤光栅传感技术的类型简介 (66)3.光纤光栅传感器封装技术分类 (77)3.1保护性封装 (77)3.2 敏化封装 (88)3.3补偿性封装 (88)4.封装技术实例 (99)4.1光纤光栅温度传感器抗应变串扰封装 (99)4.2Polyimide（聚酰亚胺）光纤光栅温度传感器的封装 (1212)4.3镀铜光纤光栅的全金属封装 (1313)参考文献 (1616)1、绪论1.1 光纤光栅传感器封装技术概述光纤光栅是普通光纤经过特殊的光学工艺处理后，使纤芯折射率沿轴向，呈现周期性规律分布的物理结构，其实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)光滤波器或反射镜。
通过人为改变光纤光栅结构的分布，我们可以主动控制光在光纤中的传播行为，光纤光栅结构的多样化可以使其光谱响应特显得非常丰富.同时，光纤光栅具有结构简单、器件微型化、带宽范围广、耦合性好、附加损耗小、可及其他光纤器件融成一体等特点,除此之外光纤本身具有轻质、电绝缘、柔韧、抗电磁干扰、径细、化学稳定等优点，使得光纤光栅在光纤传感、全光通信、光信息处理等领域具有巨大的应用前景。
光纤光栅传感器是以布拉格条件为基础，以光纤光栅为载体,发展起来的一种本征波长调制型传感器。
光纤光栅传感器是利用透射或反射谱波长峰值的变化，进而实现对物理量的测量.透射（反射）谱波长及光栅纤芯的有效折射率及折射率调制周期密切相关。
当外界应变及温度发生变化时,光纤光栅的纤芯折射率及折射率调制周期就随之变化，然后影响光纤光栅的透射（反射)谱峰值波长的移动，通过测量Bragg峰值波长的移动量，实现对外界物理量变化的测量,上述即是光纤光栅传感器的基本工作原理。
光纤光栅传感器可以实现对应变、温度、压力、电流、振动等基本物理量测量。
利用光纤光栅进行传感，需要适当的封装技术，增加其敏感度，以利于检测解调。
在某些情况下，我们不希望温度仁或应变、压力）对布拉格波长产生影响,就要对光栅进行减敏封装，降低它对温度仁或应变、压力）的灵敏度.这两种技术统称敏化技术。
目前，一些敏化技术已经在实际中得到应用，但还有相当一部分停留在实验室阶段。
利用光纤光栅进行传感面临的又一难题是温度、应变交叉敏感问题。
温度和应变都能引起布拉格波长的漂移，从单一的波长漂移量，我们无法区分其中哪些是温度变化引起的，哪些是应变引起的。
这给我们出了很大的难题。
要实现光纤光栅传感器的实用化，就必须采用各种封装技术,或者剔除温度的影响，或者实现温度、应变双参数及多参数的同时测量。
光纤光栅传感技术适合应用在很多恶劣的环境中,但由于光纤纤细柔软，容易被损坏，因此需要采用一些封装方法,保护光栅. 在实用中对光纤光栅进行恰当的封装非常必要,封装工艺的好坏直接影响到光纤光栅传感器能否从实验室走向实用,对光纤光栅封装技术进行研究,设计更好的封装结构和工艺尤为重要.2、光纤光栅传感原理2。
1光纤光栅传感器的结构和原理光纤光栅是发展最为迅速的一种新型光纤无源器件，是利用光纤材料的光敏性使纤芯内形成空间相位光栅，其实质是在纤芯内形成窄带的滤波器或反射镜。
以下简单介绍应用最为普遍的光纤布拉格光栅（FBG)的相关原理,图2。
1为其波导结构及传输光谱示意图。
由耦合模理论可知，光纤布拉格光栅(FBG)的中心反射波长可表示为：式中，为光纤布拉格光栅的中心反射波长或谐振波长，为光纤纤芯对自由空间中心波长的有效折射率，Λ为光纤布拉格光栅的光栅周期，上述公式称为光纤布拉格光栅的相位匹配条件。
FBG的传感原理可以简单地概括为：入射光经过纤芯的布拉格光栅结构时会发生散射，当入射光的波长不满足布拉格匹配条件时，各个光栅面的散射光的相位会错乱以致相互抵消.当入射光的波长满足布拉格匹配条件时，各光栅面的散射光相位保持一致,反射回来的光会得到逐步累积加强，形成反向传导的反射峰。
根据公式可知,光纤布拉格光栅的中心反射波长由纤芯的有效折射率和光栅周期共同决定。
有多种物理量可以改变纤芯的有效折射率和光栅周期(如加速度、超声波、力等）,但它们都可以通过某种特殊的方式转化为应变和温度对FBG的影响.一方面，当FBG的轴向应变发生改变时,会引起光栅周期的改变,并由于弹光效应，导致FBG的有效折射率也发生改变;另一方面，当FBG的温度发生变化时，由于热胀冷缩而引起光栅周期改变,并且根据光纤的热光效应，使得FBG的有效折射率也会发生改变。
因此，由温度和应变的变化而引起FBG的中心波长漂移的关系表达式为:为温度变化量，为FBG的长度变化量，是光栅周期的变化量。
公式右边两项分别代表温度和应变对FBG中心波长的影响。
第一项描述由温度的变化而引起FBG中心波长的漂移，第二项描述由应变的变化而引起FBG中心波长的漂移。
2。
2光纤光栅传感技术的类型简介（1）强度调制型光纤传感技术强度调制，是一种解调相对简单、应用相对广泛的光纤传感技术。
其基本原理是外界环境(压力、振动、位移和气体等被测量)以某种特殊的方式改变光纤中传输的光强(即调制)，再通过测量输出光强的变化(解调)来获得被测量的信息。
光强调制技术具有结构简单、可兼容、低成本等优点，但是检测的光信号容易受光源波动（光纤微弯和连接器损耗等）的影响。
光强调制型光纤传感器主要有光纤微弯传感器、光纤受抑全内反射传感器、光纤辐射传感器等。
（2）频率调制型光纤传感技术频率调制，是指外界环境(被测量）以某种特定的方式改变光纤中传输光的频率，再通过检测光波频率的偏移量来获得被测量的信息.一般需要利用光纤的非线性特性实现检测.（3）相位调制型光纤传感技术相位调制,是指外界环境(被测量）以某种特定的方式改变光纤中传输光的相位，再利用干涉仪等来测量相位的变化从而获得被测量的信息。
由于在传感过程中，需要采用特殊的光纤及高精度的检测系统，因此，光相位调制技术的检测成本高。
该类型的传感器具有高灵敏度、测量对象广泛、灵活多样等优点。
相位调制型光纤传感器主要有：Mach—Zehnder光纤干涉仪、Michelson光纤干涉仪、Sagnac光纤干涉仪和光纤Fabry-Perot干涉仪等。
（4）偏振调制型光纤传感技术偏振调制，是指外界环境（被测量）以某种特定的方式使光纤中传输光波的偏振面发生偏转，再通过测量光波偏振态的变化来获得被测量的信息。
光偏振调制技术的优点是不仅避免了光源强度变化的影响而且检测精度高。
(5)波长调制型光纤传感技术波长调制，是指外界环境（被测量)以某种特定的方式改变光纤中传输光的波长，再通过测量波长的漂移量来获得被测量的信息。
波长调制型光纤传感器具有抗干扰能力强和波长编码等优点.3.光纤光栅传感器封装技术分类3.1保护性封装这种保护性封装一般有表贴式和管式两种。
表贴式封装适合表贴在梁的表面,而管式封装适合埋入到建筑物内部。
（1）表贴式封装赵雪峰等人设计了一种片式封装结构，如图3—1所示.衬底采用厚度为2mm 的“工”字形钢片,中部钢片宽5 mm，长100 mm,两侧钢片宽20 mm，长30 mm.在中部钢片的两侧各焊接一个厚度5 mm，直径20 mm的圆形钢片以增加封装结构及基体的锚固。
在钢片上预留3mmx3mm的方孔以方便光纤的布设。
将封装结构用固定在钢筋架上的金属丝固定在试验梁跨中混凝土截面中,这样就尽量避免了振捣棒及之接触,减少了混凝土对传感器的冲击.实验证明，这种封装结构的传感器存活率高,应变及波长的线性度好，但测量点应变的传递损失为21％，这及封装结构所选的衬底、及粘接层、及金属丝的固定方法都有关系，须引入应变修正系数对一结果进行修正.图3-1 “工"字形片式封装结构示意图（2) 金属管保护封装管式封装通常是把光纤光栅封装在不锈钢管中，以达到保护光栅的目的。
董兴法等人采用管式封装，设计了一种用于结构损伤检测的实用的光纤光栅传感器。
他们将一半长度的FBG用直径为0。
5 mm的不锈钢管紧包封装，另一部分用外径小一点的不锈钢管松套封装,然后共同套入匹配的不锈钢管内部,如图3-3所示。
这样只有第一部分FBG接受外套管传感的受力,另一部分FBG就可以进行温度补偿，在光栅自由段填充适当热膨胀系数的液体或固体材料,将有效的消除温度变化对测量结果的影响。
图3—2 能克服应变温度交叉敏感的FBG管式封装图3。
2 敏化封装裸光删对温度、应变和压力的灵敏度都不高，这给我们传感检测带来一定的难度,在某些需要高灵敏度传感的场合往往不能满足需要。
多年来,国内外学者在对光栅的增敏封装方面做了许多研究工作,成果显著.在温度增敏方面，被普遍采用的一种方法是把光栅封装在一种高热膨胀系数的基底材料中，由于普通石英光纤的热膨胀系数只有0。
5*10-6/℃,金属的热膨胀系数是是它的几十倍，有机聚合物的热膨胀系数更高,因此依靠基底的带动作用,可以使封装后的光栅在相同温度变化时比裸光栅产生更大的轴向应变，从而起到增敏的效果。
封装结构一般为块式，如图3—3所示为温度增敏封装结构示意图.3。
3补偿性封装由于光纤布拉格光栅存在温度应变交叉敏感问题,使我们在实际应用中无法从单一的波长漂移分辨出这究竟是应变引起的还是温度变化引起的。
在很多情况下，比如大型建筑物的健康监测，我们对光栅粘贴位置的应变感兴趣，温度变化带来的波长漂移会严重影响应变的测量，因此必须对光纤光栅进行恰当的封装，消除温度变化造成的影响,也就是对温度进行补偿。
目前，光纤光栅的温度补偿方法大致分为两类：一类是有源方式，即用外加电路设备控制光栅器件所在的工作环镜温度;另一类是无源方式，即以适当的结构及材料对光纤光栅进行封装，通过封装结构在原理上剔除温度对应变测量的影响，或者实现温度和应变双参数的同时测量，甚至多参数的同时测量。
最简单的无源温度补偿方案就是在传感光栅旁边再放置一根不受应力作用的参考光栅，两个光栅所处的环镜温度是相同的。