光纤光栅传感器的研究与应用
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当作用于光纤光栅的被测物理量(如温度、应力等)发生变化时，会引起n和A的相应改变，从而导致λB的漂移；反过来，通过检测λB的漂移。也可得知被测物理量的信息。Bragg光纤光栅传感器的研究主要集中在温度和应力的准分布式测量上。温度和应力的变化所引起的λB漂移可表示为：
式中，ε为应力，P[i，j]为光压系数，v为横向变型系数(泊松比)，α为热胀系数，△T为温度变化量。一般情况下， (2)式中的n2[P12-v(P11+P12)]／2因子的典型值为0．22，可以推导出常温和常应力条件下的FBG温度和应力相应条件值为：
利用磁场诱导的左右旋极化波的折射率变化的不同，可实现对磁场的直接测量。如通过在光栅上涂敷特定的功能材料(如压电材料)，可实现对电场等物理量的间接测量。
1．3 长周期光纤光栅
长周期光纤光栅(LPG)是一种新型的光纤光栅，光栅周期一般大于100μm，是继FBG之后光纤光栅型传感器的另一分支。长周期光栅的透射峰波长主要与光栅的栅格周期以及纤芯和包层的折射率有关，其相位匹配条件可表示为：
式中。Λ为光栅周期，*****分别为纤芯和包层的折射率。*****为第P阶包层模的透射波长。当光纤包层模与外界环境相互作用时，被测因素的变化将对光纤的传输特性进行调制，从而使LPG的透射谱特性发生变化。这样，探测出LPG透射谱线的变化，即可推知被测变量的变化，这就是LPG传感的基本原理。
1．4 分布式光纤光栅传感系统
目前，除光纤光栅型传感器的原理性研究之外，分布式光纤传感系统也是一个重要的研究重点。分布式FBG传感系统是在一根光纤中串接多个FBG传感器，每个光栅的工作波长相互分开，在经过3 dB耦合器取出反射后，再用波长探测解调系统同时对多个光栅的波长偏移进行测量，从而检测出相应被测量的大小和空间分布。
分布式光纤传感系统是一种传感器网络，它可以从整体上对被测对象的有关物理量的变化时间、位置进行监控。通过对分布式光纤传感器、执行结构、信号处理系统、传输系统和控制系统的结合，可形成一个智能结构。目前，分布式光纤传感系统通常有拉曼型、布里渊型和FBG型三种类型。
2 温度和应变交叉敏感分离技术
实现应变和温度同时测量的方案很多，但是从原理上分析，基本都是基于双波长矩阵法、双参量矩阵法、温度参考光栅法、温度(应力)补偿法和光强测温法等几种技术。
2．1 双波长矩阵法
双波长矩阵法是出现较早而且目前应用较为广泛的一种方案。其基本思想是通过一定方式在一个传感头中获得两个不同的布拉格波长，并通过检测这两个布拉格波长的位移来实现温度不敏感测量或应变及温度的同时测量。如果λ1、λ2同时对两被测量比较敏感。且波长漂移随温度和应变的变化为线性，温度和应变变化独立或只有微弱扰动，则由下式可得：
式中，kTi为布拉格波长的应变灵敏系数，它与光纤泊松比、弹光系数和纤芯有效折射率有关；kTi为布拉格波长的温度灵敏系数，它与热膨胀系数和热光系数有关。目前，双波长矩阵法在温度和应力区分测量方面主要有参考光栅法、双波长重叠FBG法和双直径FBG法等。
2．2 双参量矩阵法
双参量矩阵法是运用各种方法将温度和应力对同一光波的影响分别作用于该光波的不同参量上，然后推导出对应关系，以实现应力和温度的区分测量。近年来，有许多方法基于这一思想的交叉敏感问题解决方案。如混合FBG／长周期光栅法、二次谐波法、超结构光栅法等。
2．3 温度参考光栅法
该方法是选用2个相同参数的FBG对同一测量点进行测量，是用两个相互相邻且中心波长相同的FBG组成一个传感探头，其中FBGl的长度L1大于FBG2的长度L2，为了区分两光栅的反射信号，图2给出了该方法的双FBG传感探头示意图。
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