1. 光纤光栅传感系统原理
由耦合模理论可知，均匀的、非闪耀光纤Bragg光栅可将其传输的一个导模耦合到另一个沿相反方向传输的导模而形成窄带反射，峰值反射波长为（Bragg波长）：
光纤光栅解调系统如下图:
系统中宽谱光源发出的光经隔离器进入可调谐滤波器，可调谐滤波器在三角波的驱动下对宽谱光进行扫描。可调谐滤波器自由光谱范围大于宽谱光源的谱宽，可以扫描宽谱光源所有波长的光。可调谐滤波器输出光经耦合器后分为两路，一路经环形器送入接有传感光纤光栅的传感通道，另一路送入接有标准具和参考光栅的参考通道。参考通道和传感通道的同步数据采集，计算机负责对采集到的光谱数据进行滤波、寻峰和波长计算。
与其他物理量监测技术对比
|
技术名称
|
电子式传感器
|
机械式传感器
|
超声波式传感器
|
光纤式监测系统
|
|
基本原理
|
是利用温度、应力、压力、位移的作用下传感器的电阻、电容发生变化，通过测量传感器的电阻、电容实现温度、应力、压力、位移测量
|
利用温度、应力、压力、位移的作用下机构产生形变，从而引起通断效果，起到预警作用。
|
超声波测量介质厚厚度；而介质的厚度受温度、应力、压力、位移作用而发生变化。
|
温度、应力、压力、位移作用下，使光纤光栅的栅区周期发生变化，栅区的周期影响光波长返回波长值。
|
|
系统组成
|
电阻结构+电压电流弱信呈
|
机械结构
|
发射接收结构+系统主机
|
光纤光栅结构+系统主机
|
|
环境适应性
|
采用电路结构，易受电磁干扰易受腐蚀，具有局限性
|
机械结构，适用于坡岸平稳的情况，当环境恶劣时难以保持平衡
|
超声波宽度有限，难以实现大量程监测。
|
体积小、质量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀、可实现长距离传输
|
|
系统维护
|
绝缘层老化及短路后需更换
|
探头需定期维护
|
维护周期较长
|
维护周期长
|
|
等级报警
|
无
|
有
|
有
|
有，可随时调整
|
|
报警速度
|
实时在线
|
有无报警
|
实时在线
|
实时在线
|
|
成本/长期性价比
|
高/低
|
高/低
|
适中/适中
|
高/最高
|
