一、光纤光栅传感器概述

　　光纤光栅传感器具有精度高、灵敏度高、体积小、可曲绕、能埋入等特点，已成为光纤传感领域代表性的传感器之一。光纤光栅本质上是光纤传感器，为增加其使用寿命、改善传感性能，通常会对其进行封装保护。根据封装方式不同，可分为管式、基片式、嵌入式、悬空式等；根据封装目的不同，可分为保护性封装、增敏性封装和补偿性封装等。

　　二、光纤光栅温度传感器
　　传感机理：基于光纤光栅热胀冷缩引起光纤光栅周期和有效折射率改变，使光纤光栅中心波长发生偏移，通过温度变化量和中心波长移动偏移量之间的关系式测试温度变量。

　　封装结构：一般将光纤光栅封装于毛细玻璃管中，一端用胶水固定，另一端自由松弛在玻璃管中，毛细玻璃管外用钢管保护，中间填充高温导热油提高温度传递速率。这种封装可屏蔽外界应变影响，解决温度应变交叉敏感问题。

　　三、光纤光栅应变传感器
　　传感机理：光纤光栅沿轴向受力时，发生弹光效应，使光纤光栅周期和有效折射率改变，中心波长偏移，通过应变变化量和中心波长移动偏移量之间的关系式测试应变量。
　　封装结构与特点
　　表贴式工字型结构：主体为工字型钢片，光纤光栅粘贴在中部钢片中心轴上，两边基座用螺丝固定到待测结构上。能有效保护光纤光栅，存活率高，应变与波长线性度好，但测量点应变传递损失约 20%，可通过系数校准修正。

　　温度补偿结构：在不锈钢管中封装两个光纤光栅，一个在紧护套中受应变和温度影响，另一个在松护套内只测温度信号，利用其只测温特性进行温度补偿。

　　四、光纤光栅压力传感器
　　封装原因：裸光纤光栅直接受压力时中心波长偏移小，感知压力灵敏度低，需合理封装提升灵敏度。
　　封装方式及特点
　　悬臂梁粘贴式：将悬臂梁封装在密闭金属壁中，光纤光栅粘贴在悬臂梁臂上，传递柱位于悬臂梁自由端。外界压力通过传递柱使悬臂梁挠曲变形，光纤光栅测试悬臂梁应变表征外界压力。能有效保护光纤光栅，测试压力值大，精度高。

　　嵌入式：将光纤光栅嵌入增敏材料（一般为聚合物）内部，用金属外壳保护。聚合物弹性模量小、对压力敏感，外界压力使聚合物带动光纤光栅拉伸来测试压力。结构简单，对外界压力感应灵敏，但压力测试精度不够，聚合物易老化，稳定性较差。

　　五、光纤光栅加速度传感器
　　传感原理：利用弹性元件将待测加速度振动引起的位移转换为光纤光栅的应变，实现波长调制。
　　不同弹性元件结构及特点
　　梁式：由一段悬臂梁和配重块组成，悬臂梁上粘贴光纤光栅。外界加速度振动时，配重块带动悬臂梁变形，通过测试光纤光栅应变测量加速度。结构简单，适用于低频加速度振动测量，但受温度影响较大，需进行温度补偿设计。
　　铰链式：光纤光栅悬空粘贴在柔性铰链两端，测试原理与梁式类似。在铰链上下悬空位置粘贴两个光纤光栅可相互补偿，无摩擦、精度高、不受温度影响。