小尺寸的傳感器在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中是非常有意義的,光纖光柵傳感器是現(xiàn)今能夠做到最小的光纖傳感器。光纖光柵傳感器能夠通過(guò)最小限度的侵害方式對(duì)人體組織功能進(jìn)行內(nèi)部測(cè)量,提供有關(guān)溫度、壓力和聲波場(chǎng)的精確局部信息。光纖光柵傳感器對(duì)人體組織的損害非常之小,足以避免對(duì)正常醫(yī)療過(guò)程的干擾。

核工業(yè)存在高輻射,核泄漏對(duì)人類是一個(gè)極大的威脅,因此對(duì)于核電站的安全檢測(cè)是非常重要的。由于核裝置的老化,需要更多的維護(hù)和修理,最終必須被拆除,所有這些都不能在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)見(jiàn),因此需要更多的傳感器以便遙控設(shè)備,處理不確定情況。同時(shí)核廢料的管理也變得越來(lái)越重要,需要有監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)監(jiān)視核廢料站的狀況,對(duì)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期穩(wěn)定的要求也是前所未有的,而光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)可以滿足這些要求。 

除了以上應(yīng)用外,光纖光柵傳感器在其他方面也有許多應(yīng)用,例如:

(1)加速度計(jì)可用于很多工程的測(cè)量,如振動(dòng)、入射角、事件記錄、平臺(tái)穩(wěn)定性、車輛暫停控制、地震監(jiān)測(cè)、以及起搏器控制等,用光纖光柵傳感器制作的加速度計(jì)表現(xiàn)出良好的性能。

(2)用光纖光柵制作的水聲器用來(lái)測(cè)量水下聲場(chǎng),可以實(shí)現(xiàn)很好線性響應(yīng)、高靈敏度、高穩(wěn)定性、寬的動(dòng)態(tài)范圍(90dB)和寬的操作頻率范圍(從凡kHz到凡MH)z。

(3)用光纖光柵制作的機(jī)械工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形變監(jiān)測(cè)傳感器,可以探測(cè)到實(shí)用結(jié)構(gòu)微米量級(jí)的形變,其誤差為0.4%。

二、布拉格光纖光柵傳感研究進(jìn)展

由于布拉格光纖光柵傳感器具有以上許多不可替代的優(yōu)點(diǎn)以及廣泛的應(yīng)用前景,自從橫向紫外曝光刻寫技術(shù)面世以來(lái),布拉格光纖光柵傳感器得到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注,在短短的十凡年內(nèi)得到了飛速發(fā)展,針對(duì)布拉格光纖光柵智能傳感網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，這主要集中在以下幾個(gè)方面:

布拉格光纖光柵傳感器的波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)

光纖光柵傳感器經(jīng)過(guò)十余年的研究與發(fā)展，至今己經(jīng)出現(xiàn)了許多波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)室，波長(zhǎng)解調(diào)可以用高精度的光譜儀來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是由于光譜儀的價(jià)格昂貴，而且體積大，不適于實(shí)際應(yīng)用，所以需要結(jié)構(gòu)緊湊，成本低的解調(diào)系統(tǒng)。具體解決方案主要包括寬帶光濾波法可調(diào)諧窄帶濾波器法，光干涉法，激光器掃描法。成像光譜分析法等。這些方法有著不同的分辨率和動(dòng)態(tài)范圍，針對(duì)不同的應(yīng)用選擇相應(yīng)的解調(diào)方案，可以很好的適用于各種實(shí)際應(yīng)用。 

1)寬帶光濾波法

該方法通過(guò)寬帶光源發(fā)出的寬帶光:經(jīng)隔離器，3DB鍋合器后，到傳感光柵反射濾波，反射回窄帶光，再經(jīng)過(guò)寬帶濾波器(WDM禍合器)，由于寬帶濾波器的濾波特性與波卜轟有關(guān)，則反射光經(jīng)濾波后探測(cè)到的能量與波長(zhǎng)有關(guān)，再通過(guò)相應(yīng)的電子信號(hào)處理就能檢測(cè)出FBG中心波長(zhǎng)的偏移量。這種方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是精度比較低，波長(zhǎng)分辨率大概10pm左右。

2)可調(diào)諧窄帶濾波器法

該方法中，由LED發(fā)出的寬帶光，經(jīng)禍合器到達(dá)FBG傳感器陣列，到達(dá)FBG反射回來(lái)的窄帶光再經(jīng)可調(diào)諧F-P濾波器濾波，當(dāng)傳感FBG的中心波長(zhǎng)與F-P濾波器透射中心彼長(zhǎng)一致時(shí)，透射光能量最大，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)諧F-P濾波器的透射波長(zhǎng)來(lái)動(dòng)態(tài)“跟蹤7T傳感光柵的中心波長(zhǎng)，就可以實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)偏移量的解調(diào)。這種解調(diào)方案精度較高，由于工作在波長(zhǎng)掃描方式，那么只要掃描范圍足夠大，就很容易在一根光纖上復(fù)用多個(gè)FBG，但這種方案的掃描頻率不是很高，不適合高速率的動(dòng)態(tài)傳感。