（武汉理工大学）
1光纤光栅传感原理
光纤光栅确实是利用紫外光曝光技术，在光纤中产生折射率的周期散布，这种光纤内部折射率散布的周期性结构确实是光纤光栅。光纤布喇格光栅（Fiber Bragg grating ，FBG ）在目前的应用和研究中最为普遍。光纤布喇格光栅，周期微米数量级。FBG 是通过改变光纤芯区折射率，周期的折射率扰动仅会对很窄的一小段光谱产生阻碍，因此，若是宽带光波在光栅中传输时，入射光将在相应的波长上被反射回来，其余的透射光那么不受阻碍，如此光纤光栅就起到了波长选择的作用，如图1。
图1 FBG 结构及其波长选择原理图
在外力作用下，光弹效应致使折射率转变，形变那么使光栅常数发生转变；温度转变时，热光效应致使折射率转变，而热膨胀系数那么使光栅常数发生转变。 （1）光纤光栅应变传感原理
光纤光栅反射光中心波长的转变反映了外界被测信号的转变情形，在外力作用下，光弹效应致使光纤光
栅折射率转变，形变那么使光栅栅格发生转变，同时弹光效应还使得介质折射率发生改变，光纤光栅波长为1300nm ，那么每一个με将致使的波长改变量。
（2）光纤光栅温度传感原理
光温度转变时，热光效应致使光纤光栅折射率转变，而热膨胀系数那么使光栅栅格发生转变。光纤光栅中心波长为1300nm ，当温度转变1摄氏度时，波长改变量为。
反射光谱
入射光谱
投射光谱
入射光
反射光
投射光
包层
纤芯
光纤探头光栅
光栅周期
2光纤光栅传感器特点
利用光敏元件或材料，将被测参量转换为相应光信号的新一代传感技术，最大特点确实是一根光纤上能够刻多个光纤光栅，如图2所示。
光纤光栅传感器可测物理量：
温度、应力/应变、压力、流量、位移等。
光纤光栅的特点： ● 本质平安，抗电磁干扰
● 一纤多点（20-30个点），动态多场：散布式、组网测量、远程监测 ● 尺寸小、重量轻； ● 寿命长: 寿命 20 年以上
3目前我校已经开展的工作（部份）
基于光纤光栅传感的旋转传动机械动态实时在线监测技术与系统
利用光纤光栅传感技术的特性，实现转子运行状态的非接触直接测量。
1
测点1
2
测点2
3
测点3
测点n
图3 光纤光栅非接触测量原理
图4 光纤光栅传感器飞机发动机动应变测量
旋转轴系振动（位移）的光纤光栅测量技术与方式
利用旋转轴振动对磁场的阻碍作用，将磁场的转变转化为光纤光栅反射波长的转变，通过理论建模和分析，创建了一种基于磁力转变的光纤光栅无接触旋转轴振动测量新原理与新方式。图5所示是这种振动测量的原理图和装置图。
通过理论分析和实验研究，演绎了这种测量方式的原理和呈现的无接触振动（位移）测量、易实现多维振动测量的特点。分析了阻碍测量性能的因素及其阻碍关系，图6所示确实是传感探头到旋转轴的距离与光纤光栅应变的关系。
旋转装备
光纤光栅传感器 分析诊断系统 非接触光传输
解调器 光纤
光纤
固定
部分
旋转
部分
(a)旋转轴振动测量原理 (b)旋转轴振动测量装置
图5 光纤光栅无接触旋转轴振动测量
应变与距离的关系
2004006008001000120014001600180020000
2
4
6
8
10
连续铸造机12
14
16
距离（mm）
应变（με）
1回程2去程2回程3去程1去程3回程
图6 传感探头到旋转轴的距离与光纤光栅信号的关系
以图6中方框内的部份作为线性区间，能够取得位移对波长转变量的灵敏度为μm/pm ，目前的光纤光栅传感器的波长分辨率可达1 pm ，也确实是说这种振动位移传感器测量精度能够达到1μm ，能够知足机械装置振动检测的要求。 . 基于光纤光栅传感的机床温度与切削力测量 机床温度测量
利用Bragg 光栅的特性，组成散布式光纤光栅网络，实时监测机床温升转变，并将温度场信息进行建模，为数控系统提供参考，将有效提高机床的加工精度。
图7 机床温度测量
切削力测量实验研究
图8 基于光纤光栅传感的机床切削力测量装置与实验数据
.基于光纤光栅传感的损伤识别研究
图9 基于光纤光栅传感的损伤识别辨识装置与实验数据
.基于光纤传感技术的重大装备平安监测空气质量流量
口岸岸桥式起重机平安监测情形
so.csdn/api/v3/search?p=1&t=all&q=
在国内最大口岸——上海港应用，可使岸桥式起重机月检修次数由 4 次减少为 1 次，并降低了设备点检难度，提高了设备的利用效率和生产效率，相当于增加了3万TEU/年·台的货物吞吐量
B&K 4824激振器
计算机
计算机
MOI Sm130-700解调仪
B&K PULSE 采集系统
水泥电阻器力传感器
光纤光栅传感器
四角固支薄板
05101520
25
150
155
160
165
170175180
185
190
频率(Hz)
应变频响函数(με/N )
无损伤
1损伤
x
y
1d φ2
d φ测量装置
FBG
SM130解调仪
PC 机
弹性元件
光纤
光纤接头
倒悬牵引床
1
23
4
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