作为一种接触式测量方式，光纤光栅传感灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、响应迅速、外形可变体积小，广泛应用于建筑材料结构关键
物理量的测量中。而波长解调型仪器随着电子学技术和处理器技术的发展，以及光纤布拉格光栅制作工艺的不断提高，光纤光栅传感器
的应用得到进一步发展。现已应用到石油钻探、化工工艺过程、冶金、电力输变电、轨道交通等领域。
光纤光栅传感技术的应用概况
正文：
光纤光栅传感器除了具有普通光纤传感器的优点外，还有一些优于普通光纤传感器的地方，最主要的优点在于其采用波长调制型光纤传
感技术，其传感信号为波长编码。该信号调制机制的优点在于：测量信号适应性更强，不受光源功率、光纤连接损耗、弯曲损耗的影
响;避免一般干涉型传感器中相位测量的不清晰和对固定参考点的需求，便于波长复用进行分布式测量;光纤光栅易于埋入材料中对其内
部结构进行温度和应变的高分辨率、大范围测量，同时，光纤光栅也是光纤中灵巧结构器件的不二之选。随着光纤布拉格光栅制作工艺
的不断提高，特别是其自动化生产平台的建立，能够制作出高性能、低成本的FBG ( Fiber Bragg grating)。同时，近几年，随着对波
长解调研究的不断深入，光纤光栅传感器的应用研究得到进一步发展。
1.1在结构健康监测中的应用
自从光纤光栅被制作出来之后，光纤光栅传感技术的研究发展十分迅速。其中，土木工程中结构监测是结构健康监测的应用最活跃的领
域。美国和欧洲报道了实验室和现场对混凝土中采用光纤传感器的应用情况。目前国外对于光纤光栅传感器的研究以美国海军实验室和
NASA实验室、英国的Kent大学和Smart Fiber公司以及韩国的国家光子研究中心等为代表的研究机构处于领先地位，工程师将光纤光
栅埋入混凝土中来检测压力的变化。加拿大卡的Beddington Trail大桥采用光纤光栅传感器进行健康监测，成为光纤光栅用于桥梁健康
监测的首例，瑞士的Storck大桥的拉索上设置了光纤光栅传感器和电阻应变计，得到了很好的实验结果。美、德等国家将光纤光栅传感
技术用来监测建筑、桥梁的结构安全状况。在石油钻探领域，美国Cidra和英国的Smart Fibers公司等用光纤光栅传感器进行海洋石油
平台结构健康的检测。
1.2在航空航天及船舶等大型运载工具中应力监测的应用
航空航天领域使用的传感器数量庞大，种类各异，如对扰流板蒙板压力、喷口温度、燃料的液位、固频点振动、起落架状态、机翼尾翼
襟翼的加速度温度，所以传感器的尺寸和重量在航空航天领域显得尤为重要。光纤光栅传感器仅就尺寸和重量来说，极具优势。因此，
航空航天领域对其尤为青睐，仅波音公司就注册了多个光纤传感器的技术专利。为对飞机粘合接头完好性进行评估，美国海军研究实验
室将光纤光栅传感器固定在飞机轻型天线反射器的不同位置来测量其纵向应变、弯曲和扭矩。德国的戴姆勒奔驰研究中心、戴姆勒奔驰
宇航空中客车和宇航研究院采用静态分布埋入式光纤光栅应变和温度传感器进行了自适应机翼的研究。瑞典、加拿大、英国也采用光纤
光栅传感器分别对战斗机的复合结构监测、喷气涡轮发动机的监测以及飞机的自动检测进行了相关研究。南航建立了飞机机翼盒段有限
元模型，分析了荷载和应变的关系，并采用波分复用形式构建了光纤布拉格光栅传感网络测量应变，同时设计了传感器的排布方式，研
究了高精度光纤光栅传感器对起落架的结构健康监测和根据典型航空结构形状和材料属性优化配置光纤布拉格光栅的布局。
给船只安装上光纤光栅传感器是为了能够对船体进行动态和静态测量。现代船只中的探测系统光纤光栅传感器的数量可以多达数万
个。光栅传感可应用于船模型的湿甲板和海浪的冲击力、弯曲力矩和动态荷载测试。多通道解调仪可以对个测点的结构应力进行长期监
测、分析与记录。针对海上高盐高湿环境，设计适合船用封装的光纤光栅传感器，有助于此领域的发展。工程师设计了采用环形平面弹
簧和平板复合结构的贴片式传感器，其将复合结构的大应变转化为光栅的小应变，减小了被测物体与光栅间的祸合系数，配合波长调
制，在船体测量中取得了较好的效果。
1.3在电力生产和输变电监测中的应用
在电力工业中，电力设备大多处在强电强磁和高温高电压环境中，而且很多电力设备经常需要安装在偏远地区，一般的传统传感器无法
满足需求，光纤光栅传感器的抗电磁干扰特性和适宜远程监测的特点可以很好的满足这种需求，只需通过远程网络就能够实时监测电力
设备的温度变化和异常。光纤光栅传感器这种突出的优势，有利于在变电站使用，同时采用分布式传感，可以解决输电过程中的监测问
题。比如应对输电线路结冰、风致摇曳、负荷超温等。
1.4石油化工中的应用
石油化工领业为易燃易爆的领域，传统电子电学类物理传感器并不适用于成品油的油气罐、油气管道的监测。而光纤光栅耐腐蚀、抗电
磁干扰，非常适合应用在石油化工业中。其应用点除了温度和压力测量，还有流量测量、井压、振幅监测等。
在钻探领域，高温高氢环境可使用碳涂覆光纤光栅，这样既可以避免氢致失效，又能够在高温环境中测得井内压力，避免井内压力过高
影响生产。
（声明：本文部分图表参考自CNKI或SIPE数据库论文，期刊卷及DOI编号都已在引用部分标出）
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