分 數(shù): 任課教師簽字： 華北電力大學研究生結課作業(yè)學年學期：2013-2014第一學期名 稱：傳感與檢測技術學生姓名：張文正學 號：2132215061提交時間：2013年11月6日《傳感與檢測技術》結課報告一、 傳感與檢測技術的發(fā)展及現(xiàn)狀1、傳感器的現(xiàn)狀傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器產(chǎn)品的門類品種繁多，用于流程工業(yè)的主要有：溫度傳感器、壓力傳感器、重量傳感器、流量傳感器、液位傳感器、氧敏傳感器,各種力敏傳感器、氣敏傳感器、分析儀表等，用于機械工業(yè)的還有：開關類的接近/定位傳感器、安門開關等安全傳感器、旋轉編碼器、視覺傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等。目前國內傳感器共分10大類，24小類，6000個品種。而國內品種更多，如美國約有17000種傳感器，所以我國發(fā)展傳感器品種的領域很寬廣。中國傳感器的市場近幾年一直持續(xù)增長，增長速度超過15%,2003年銷售額為186億元，同比增長32.9%；而世界非軍用傳感器市場1998年為325億美元，平均增長率為9%，預計2008年將增加到506億美元。2003年中國傳感器應用四大領域為工業(yè)及汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品專用設備，其中工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品占市場份額的33.5%。由于改革開放，我國巨大的市場，引來了各國廠商如西門子、橫河、霍尼韋爾、歐姆龍、邦納等公司，這為最終用戶和工業(yè)設備制造廠帶來了很大的便利，而國內傳感器和檢測儀表生產(chǎn)雖有發(fā)展，但這遠不能跟上形勢的要求。各國傳感器生產(chǎn)和研發(fā)的規(guī)模在不斷擴大，美國約有1300家生產(chǎn)和開發(fā)傳感器的廠家，100多個研究院所和院校，日本有800家廠商。我國近年建立了傳感器技術國家重點實驗室、微米/納米國家重點實驗室等研發(fā)基地，初步建立了敏感元件和傳感器產(chǎn)業(yè)，2000年總產(chǎn)量超過13億只，目前我國已有1688家從事傳感器的生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)，其中從事MEMS研制生產(chǎn)的已有50多家，到“十五”末期，敏感元件和傳感器年總產(chǎn)量已達到20億只。傳感器技術包括敏感機理、敏感材料、工藝設備和計測技術四個方面，約有30多種技術。隨著微電子技術的發(fā)展，傳感器技術發(fā)展很快，我國研發(fā)的力量尚需大量投入，特別要加強具有自主知識產(chǎn)權的傳感器的開發(fā)、科研成果的轉化及傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化問題，在我國更是迫在眉睫的問題，在批量生產(chǎn)情況下，控制傳感器產(chǎn)品性能（主要是穩(wěn)定性、可靠性），使之合格率很高，就需要有先進的制造工藝和自動化水平很高的工藝設備，我國應在開發(fā)專用工藝設備上下功夫，解決傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化的“瓶頸”問題；在傳感器的應用上，特別是新型傳感器的應用上，還沒大力推廣，改革開放創(chuàng)造了有利條件，各種工業(yè)設備應用了先進的傳感器，這擴大了傳感器市場，也使我國新型傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化有了動力。我國在傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化過程中，應該兼顧引進國外技術和自主創(chuàng)新兩方面。在引進國外先進技術中，可以提高自己的技術，同時也滿足了國內市場的需求，形成了傳感器生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。如橫河公司最近發(fā)布的EJX多變量變送器，就是個可以考慮引進技術的例子，它精度高（0.025%）、智能化程度高，采用現(xiàn)場總線技術，由于能把質量流量、介質壓力及導管堵塞、診斷、蒸氣伴熱診斷和孔板磨損情況等多種變量和信息經(jīng)現(xiàn)場總線傳輸給中央控制室；對保證生產(chǎn)和提供設備維護信息、保證安全運行都很有利，這種新型變送器的發(fā)展，配合了自動化系統(tǒng)管控一體化的變革，只有信息源頭能力強了，信息豐富了，才能使信息化更好促進生產(chǎn)力發(fā)展。2、傳感器的發(fā)展趨勢當前技術水平下的傳感器系統(tǒng)正向著微小型化、智能化、多功能化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。今后，隨著CAD技術、MEMS技術、信息理論及數(shù)據(jù)分析算法的繼續(xù)向前發(fā)展，未來的傳感器系統(tǒng)必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會，作為現(xiàn)代科學“耳目”的傳感器系統(tǒng)，作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎，必將進一步得到社會各界的普遍關注。（一） 、利用新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象、效應。傳感器本來就是基于一系列效應制造出來的，目前應用的效應很多，比如壓電效應、壓阻效應等等，還有一些效應是我們未知的，等著我們去認識；（二） 、采用高新技術。隨著計算機、電子技術以及制造加工技術的發(fā)展，傳感器也進入高速發(fā)展時期，這些技術都是開發(fā)和設計傳感器的基礎。高科技含量的傳感器是未來產(chǎn)業(yè)化的一個方向。（三） 、新材料的開發(fā)。傳感器的感應元件、傳感器保護的基礎都是各種材料，隨著人們對新材料性能的掌握，將大大促進傳感器的發(fā)展。近年，廣泛應用的材料有陶瓷、光纖、高分子有機材料等。（四） 不斷提高傳感器的性能。影響傳感器的性能因素很多，有系統(tǒng)的，還有檢測的。隨著檢測技術跟精密制造的發(fā)展，這方面也將得到大大提高。（五） 傳感器應用的擴展。物聯(lián)網(wǎng)的橫空出世，傳感器應用也在不斷拓展。近些年，地震災害、海嘯災害、食品危機不斷，對研究人員來說，也是個挑戰(zhàn)，開發(fā)出各種傳感器檢測這些現(xiàn)象的發(fā)生，及早預警。（六） 傳感器的集成化和多功能化。以前的傳感器一般只能檢測一種物理量，一個系統(tǒng)光傳感器就需要很口。現(xiàn)在，已經(jīng)出現(xiàn)了多功能和集成化的傳感器，比如溫濕度和檢測各種氣體的集成傳感器，這也將是以后發(fā)展的一個趨勢。（七） 微型與低功耗化。有些精密儀器或設備，體積本身就小，還需要接上各種傳感器進行感知和控制，這也對傳感器提出了更高的要求。二、傳感器的分類與應用根據(jù)各個傳感器的不同工作原理，結構和材料的區(qū)別，可以將傳感器分為如下幾類：力學量傳感器、溫度傳感器、磁敏傳感器、光敏傳感器、光纖傳感器、氣，濕敏傳感器、離子敏，生物敏傳感器、壓電傳感器與SAW傳感器等。1）力學量傳感器又稱為力敏傳感器，其所實現(xiàn)的物理量的測量都與機械應力有關。包括以下三類：幾何學量，如位移、形變、長度、距離、位置、尺寸（長寬高）厚度、深度等有長度量綱的量，以及角度、角位移等有角度量綱的量。運動學量，如速度、加速度、角加速度、是集合學量的時間函數(shù)。力學量，指質量、力、力矩、應力、壓力等狹義的力學量。力學量傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。而壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)2） 溫度傳感器溫度是一個狀態(tài)量，從超低溫到超高溫，測量范圍極寬，測量對象涉及到許多方面。溫度傳感器主要用于檢測發(fā)動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。溫度用傳感器有熱電勢式測溫傳感器、金屬測溫電阻器和半導體溫度傳感器和集成溫度傳感器。3） 磁敏傳感器磁敏傳感器是伴隨著測磁儀器的進步而逐漸發(fā)展起來的。在眾多的測磁方法中，大都將磁場信息變成電信號進行測量。在測磁儀器中“探頭”或“取樣裝置”就是磁敏傳感器。包括霍爾器件傳感器、磁阻元件傳感器、磁敏二極管和磁敏三極管。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、交通運輸、電力電子技術、辦公自動化、家用電器、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和電子計算機應用的普及，需要大量的傳感器將所測量和控制的非電參量轉換成可以與計算機兼容的電信號，作為輸入信號，這就給磁敏傳感器的快速發(fā)展提供了機遇和應用渠道。4） 光敏傳感器光敏傳感器是把光信號轉換為電信號的傳感器，其種類極多，包括光電導型傳感器、光電二極管、光敏晶體管、色敏傳感器、CCD圖像傳感器、紅外熱釋電式光敏器件等。它們共同的特點是響應速度快，易于實現(xiàn)非接觸測量，非常適于與計算機接口。光敏傳感器廣泛應用于自動控制、航空、航天、廣播電視等許多領域。如果把計算機比喻為人的大腦，那么光敏傳感器則是人的眼鏡。5） 光纖傳感器按照光纖在傳感器中的應用，把光纖傳感器系統(tǒng)分為功能型和非功能型兩種。光纖傳感器由于極高的靈敏度和精度，固有的安全性，良好的抗電磁場干擾能力，高絕緣強度以及耐高溫、耐腐蝕、輕質、柔韌、寬頻帶等優(yōu)點受到了廣泛的重視。在機械、電子儀器儀表、航空航天、石油、化工、生物醫(yī)學、環(huán)保、電力、冶金、交通運輸、輕紡、食品等國民經(jīng)濟各領域的生產(chǎn)過程自動控制、在線檢測、故障診斷、安全報警以及軍事方面有著廣泛的應用。6） 氣、濕敏傳感器氣、濕敏傳感器主要包括可燃性氣體傳感器、氧傳感器、化學傳感器以及濕度傳感器等。A.氣敏傳感器關于氣敏傳感器的應用，其檢測對象主要包括三個方面：（1） 可燃性氣體造成的火災或爆炸；（2） 有毒氣體造成的中毒；（3） 空氣中的惰性氣體含量過高造成的窒息。B.濕敏傳感器空氣的濕度對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類的生活有著密切的關系。濕度傳感器可以用于測量絕對濕度、相對濕度、露點溫度、比濕度和飽和度等。可用于檢測水質（酸堿度、濁度、色度、PH值）、檢測水中的農(nóng)藥毒物，有害微生物和大氣中的有毒物質。7） 離子敏、生物敏傳感器隨著科學技術的發(fā)展，離子敏傳感器在生物學、床醫(yī)學、化學、環(huán)境保護等領域要求快速、準確地檢測各種離子（如鉀、鈉、鈣氯、PH等）的活度顯得越來越重要。人們把用固定化的生物體成分（酶、抗原、抗體、激素）或生物體本身（細胞、細胞器、組織）作為敏感元件所構成的傳感器稱為生物敏傳感器。如今，生物敏傳感器已在醫(yī)學診斷、生物化工、發(fā)酵與食品工業(yè)生產(chǎn)過程和生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測與控制方面得到了相對成熟的應用。8） 壓電傳感器與SAW傳感器a.壓電傳感器的壓電元件是利用材料的壓電效應制成的，當有力作用在壓電材料上時，傳感器就有電荷（或電壓）輸出。其可應用于力的測量（加速度）微觀過程質量檢測或性狀檢測（介電常數(shù)、電阻率、密度…），使用于電化學過程（可達到ng質量）、生物醫(yī)學以及有機化學。b.聲表面波SAW是在任何固體上都會發(fā)生的現(xiàn)象，在IDT發(fā)明之后，大大加速了聲表面波技術的研究，使SAW技術逐漸發(fā)展成一門新興的聲學與電子學相結合的邊緣學科。現(xiàn)在SAW技術已經(jīng)在地震學、天文學等領域取得了迅速發(fā)展，并在雷達、衛(wèi)星、彩電、計算機等電子學領域得到了廣泛的應用。三、關于光纖傳感器的調研光纖傳感器由于極高的靈敏度和精度，固有的安全性，良好的抗電磁場干擾能力，高絕緣強度以及耐高溫、耐腐蝕、輕質、柔韌、寬屏帶等優(yōu)點受到了廣泛的重視。在機械、電子儀器儀表、航空航天、石油、化工、生物醫(yī)學、環(huán)保、電力、冶金、交通運輸、輕紡、食品等國民經(jīng)濟各領域的生產(chǎn)過程自動控制、在線監(jiān)測、故障診斷、安全報警、以及軍事方面有著廣泛的應用。通常，按照光纖在傳感器中的應用，把光纖傳感器系統(tǒng)分為兩種類型：功能型（或稱傳感型、探測型）和非功能型（或稱傳光型、結構型、強度型、混合型）。1）在功能型光纖傳感器中，光纖不僅起傳光作用，有事敏感元件，即光纖本身同時具有“傳”與“感”兩種功能。功能型光纖傳感器是利用光線本身的傳輸特性受被測量的作用而發(fā)生變化，使光纖中波導光的屬性（光強、相位、偏振態(tài)、波長等）被調制這一特點，而構成的一類傳感器。其中有光強調制型、相位調制型、偏振態(tài)調制型和波長調制型等。優(yōu)點：結構緊湊、靈敏度高。缺點：須用特殊光纖，成本高，典型例子：光纖陀螺、光纖水聽器等。圖1功能型傳感器的工作方式此類傳感器的產(chǎn)品實例：A.光線壓力傳感器，如圖2所示。壓力V可拖動濫光活動板光源壓力V可拖動濫光活動板光源圖2光線壓力傳感器其原理是利用光線的微彎損耗效應。微彎損耗效應是光線中的一種特殊的光學現(xiàn)象，它的主要敏感元件是一對齒形波紋板和一根光纖，光纖穿過波紋板夾縫，在波紋板感受壓力P的作用下而產(chǎn)生微小位移時，波紋板中間的光纖便處于微變效應狀態(tài)。微彎產(chǎn)生，傳輸損耗發(fā)生，其變化量與壓力有關。壓力越大，光纖變形彎曲越大，光損耗越大。因此可用其輸出光照度變化量來確定感受壓力的變化量。可見光纖不僅傳光，而且還能感受到被測壓力的變化。這種傳感器不僅可以檢測壓力。也可測量微位移、應變等參量。因此稱之為結構型傳感器。光纖壓力傳感器能夠準確檢測出壓力的變化，并且安全性好，適用于一些有害、易燃、易爆液體壓力的測定，也可為醫(yī)用原始設備制造商設備設計，非凡的測量性能非常適合血管、子宮或顱腔的壓力監(jiān)測。B.光纖位移傳感器反射式光強調制測量位移由光纖輸出的光照射到反射面上發(fā)生反射，其中一部分反射光返回光纖，測出反射光的光強，就能確定反射面位移情況。這種傳感器可使用兩根光纖，分別作傳輸發(fā)射光及接收光用；也可以用一根光纖同時承擔兩種功能。為增加光通量可采用光纖束，此方法測量范圍在9mm以內，其光強調制的示意如下圖所示。

圖4光纖位移傳感器測量曲線圖4光纖位移傳感器測量曲線2）非功能型光學傳感器中，光纖不是敏感元件。它是在光纖的端面或在光纖中間放置光學材料、機械式或光學式的敏感元件來感受被測量的變化。在這種情況下，光纖只是作為傳輸光信息的通道。將光束傳輸?shù)焦怆娫蜋z測電路，被測對象的“感覺”功能則依靠其他敏感元件來完成。如圖5所示。

優(yōu)點：無需特殊光纖及其他特殊技術；比較容易實現(xiàn)，成本低。缺點：靈敏度較低。此類傳感器的產(chǎn)品實例：A.光纖報警器，如圖6所示。圖6光纖報警器其原理是當水銀柱尚未升到預定的報警溫度限時，由光源來的光能通過溫度計而達到與之對應的光纖，當水銀柱升到預定的報警溫度限時，由于水銀柱的上升擋住了光纖通道的光，由信號處理裝置發(fā)出聲光報警信號。可見這類傳感器中光纖不僅作為光傳輸導體，而且其本身又具有測量功能，可直接用光纖作為敏感元件，通過測量光強和相位的變化來測量外界的被測物理參數(shù)，如應變、溫度、壓力、電壓、電流、磁場等。B.光纖高溫測量系統(tǒng)

圖7圖7光纖高溫測量系統(tǒng)測量時，測量光纖插入鋼水內部約40cm深。光纖可采用金屬套層光纖，光纖插入鋼水瞬間，光纖被燒蝕，端面形成半圓形凹面，這時，在金屬套層被燒蝕前，光纖最前端可近似視為黑體。在測量段光纖被燒蝕前，鋼水測量點處的溫度可傳出。鋼水內部溫度通過對光纖端面的輻射由光纖傳輸?shù)焦怆娹D換及單片機處理系統(tǒng)。利用輻射式測溫原理，測溫公式為：ln喬-2ln喬-2lnB一5ln三、波長調制型光纖溫度傳感器溫度傳感器是最早開發(fā)、應用最廣的一類傳感器。但真正把溫度變成電信號的傳感器是由德國物理學家賽貝發(fā)明的，就是后來的熱電偶傳感器。50年以后，德國人西門子發(fā)明了鉑電阻溫度計。在半導體技術的支持下，本世紀相繼開發(fā)了包含半導體熱電偶傳感器在內的多種溫度傳感器。與之相應，根據(jù)波與物質的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。而光纖自20世紀70年代問世以來，隨著激光技術的發(fā)展，從理論和實踐上都已證明光纖具有一系列的優(yōu)越性，光纖在傳感技術領域中的應用也日益受到廣泛重視，隨著科學技術的發(fā)展，涌現(xiàn)了許許多多的光纖溫度傳感器，并且可以預料，在新技術革命的浪潮中，光纖溫度傳感器必將得到廣泛的應用，并發(fā)揮出更多的作用。光纖溫度傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調制器，待測參數(shù)溫度與進入調制區(qū)的光相互作用后，導致光的光學性質（如光的強度、波長、頻率、相位等）發(fā)生變化，稱為被調制的信號光。再經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調后，獲得被測參數(shù)。光纖溫度傳感器種類很多，但概括起來按其工作原理可分為功能型和傳輸型兩種。功能型光纖溫度傳感器是利用光纖的各種特性（相位、偏振、強度等）隨溫度變換的特點，進行溫度測定。這類傳感器盡管具有傳、感合一的特點，但也增加了增敏和去敏的困難。傳輸型光纖溫度傳感器的光纖只是起到光信號傳輸?shù)淖饔茫员荛_測溫區(qū)域復雜的環(huán)境。對待測對象的調制功能是靠其他物理性質的敏感元件來實現(xiàn)的。這類傳感器由于存在光纖與傳感頭的光耦合問題，增加了系統(tǒng)的復雜性，且對機械振動之類的干擾比較敏感。1.波長調制型光纖傳感器的介紹波長調制型光纖傳感器：被測場或參量與敏感光纖相互作用，引起光纖中傳輸光的波長改變，進而通過測量光波長的變化來確定北側參量的傳感方法。光纖光柵傳感器是一種典型的波長調制型光纖傳感器。基于光纖光柵的傳感過程是通過外界參量對布拉格中心波長九B的調制來獲取傳感信息，其數(shù)學表達式為：九二2nAB eff式中：neff為纖芯的有效折射率；人是光柵周期。這是一種波長調制型光纖溫度傳感器，它具有一下明顯優(yōu)勢：（1）抗干擾能力強。由于光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖又是電絕緣、耐腐蝕的傳輸介質，因而不怕強電磁干擾，也不影響外界的電磁場，并且安全可靠。這使它在各種大型機電、石油化工、冶金高壓、強電磁干擾、易燃、易爆、強腐蝕環(huán)境中能方便而有效地傳感，具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。（2） 傳感探頭結構簡單，體積小，重量輕，外形可變，適合埋入大型結構中測量結構內部的應力、應變及結構損傷，穩(wěn)定性、重復性好，適用于許多應用場合，尤其是智能材料和結構。（3） 測量結果具有良好的重復性。（4） 便于構成各種形式的光纖傳感網(wǎng)絡。（5） 可用于外界參量的絕對測量。（6） 光柵的寫入技術已經(jīng)較為成熟，便于形成規(guī)模生產(chǎn)。（7） 輕巧柔軟，可以在一根光纖中寫入多個光柵，構成傳感陣列，與波分復用和時分復用系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)分布式傳感。由于以上優(yōu)點，光纖光柵傳感器在大型土木工程結構、航空航天等領域的健康檢測以及能源化工等領域得到了廣泛的應用。但是它也存在一些不足之處。因為光纖光柵傳感的關鍵技術在于對波長漂移的檢測，而目前對波長漂移的檢測需要用較復雜的技術和較昂貴的儀器或光纖器件，需大功率的寬帶光源或可調諧光源，其檢測的分辨率和動態(tài)范圍也受到一定的限制等。光纖布拉格光柵無疑是一種優(yōu)秀的光纖傳感器，尤其在測量應力和應變的場合，具有其它一些傳感器無法比擬的優(yōu)點，被認為是智能結構中最有希望集成在材料內部，作為檢測材料的結構和載荷，探測其損傷的傳感器。2.傳感設計根據(jù)耦合模理論，光纖布拉格光柵的中心反射波長可以表示為：九二2nABeff式中neff為導模的有效折射率，A為光柵的周期。由（1）式可以看出，中心反射波長幾B與有效折"ef射率和光柵周期A有關；有效折射率"ef和光柵周期A會隨著溫度、壓力、應變的變化而變化，從而根據(jù)中心反射波長的變化量來測量溫度，壓力，應變等變化量。當光纖光柵受到軸向外力及溫度的影響時，其光柵周期A和纖芯折射率"ef將會發(fā)生變化，光纖光柵反射波長也會發(fā)生變化。其關系式為：AX二2nAA+2AnAB eff eff對于（2）式，假設僅有溫度變化時，由熱膨脹效應引起的光柵周期變化為：

AA=a?A?AT(3)式中8為光纖的熱膨脹系數(shù)。熱光系數(shù)引起有效折射率變化為:An=g?n?AT(4)effeff式中E為光纖的熱光系數(shù)，表示折射率隨溫度的變化率。因此可得光纖布喇格光柵的溫度靈敏度系數(shù)：K=b=a+g(5)

tAT?九B對于普通的光纖光柵，比如摻鍺石英光纖，。二°5x10-6/oC，E二7.0x10-6/°C，可以估算出常溫下光纖光柵的溫度靈敏度系數(shù)大約為7.5x10-6/°CA九A九AT?紜B=a+E+(1—P)(a—a)es設計高靈敏溫度光纖光柵傳感器，常用方法是采用熱膨脹系數(shù)大的材料封裝光纖光柵。常用的材料是熱膨脹系數(shù)大的金屬材料，聚合物材料，合金材料等。常用的封裝方式有：選用熱膨脹系數(shù)較大的金屬材料對光纖光柵進行貼片封裝和把光纖光柵以嵌入式的方法封裝在熱膨脹系數(shù)較大的聚合物材料中等。解調方案影響到整個傳感系統(tǒng)的精度、分辨率的參數(shù)。現(xiàn)今常見的實現(xiàn)對波長編碼的解調方法包括：可調激光器解調方案、可調濾波解調方案、邊緣濾波解調方案和干涉儀解調方案等。其中利用可調濾波器和干涉儀來實現(xiàn)解調是目前最重要也是應用最廣泛的兩種方法。干涉儀解調基本方法是：把從傳感FBG反射的光用耦合器分為光強相等的兩路，然后引入一定的路程差，當兩路光重新匯合發(fā)生干涉的時候，就存在一個相位差。對于不同中心波長的發(fā)射光，經(jīng)過相同路程差所引入的相位差是不一樣的，其所得的干涉光的光強也是不一樣的。通過從干涉光強中解出相位差的信息，就能得到反射光中心波長的信息。

Jsohlor Coupler.Amplifiq.Jsohlor Coupler.Amplifiq.圖8基于非平衡M-Z干涉儀的解調方案用于信號解調的干涉儀有M-Z干涉儀、Michelson干涉儀和Sagnac環(huán)干涉儀等。1992年以來A.D.Kersey等人就先后提出了一系列基于非平衡M-Z干涉儀的解調方案，其基本結構如圖1所示。假設非平衡M-Z干涉儀兩臂引入的路程差為AL，那么干涉時的相位差可表示為：c 2兀AnALP（九）= 尹B如果不引入其他噪聲，且兩束干涉光光強相等時，其干涉光強可表示為：宀 2兀AnALI（九）=A+Acos（ ef——）B 九B可見輸出光強是反射光中心波長的函數(shù)。另外從上式中可以看到，干涉光強中帶有直流信號，這樣會影響到系統(tǒng)的分辨率。因此，如圖1所示，通過差分放大，能夠抑制干涉信號的直流分量，從而提高系統(tǒng)的分辨率。這種解調方案分辨率高，響應速度快，非常適合于動態(tài)測量。但是由于是通過相位差來反映中心波長，其最大變化范圍為2沢，超過以后將無法得到正確的中心波長值，因此限制系統(tǒng)的測量范圍。另外，由于干涉強度對于相位差相當敏感，因此干涉兩臂所處環(huán)境的噪聲對系統(tǒng)影響較大，也是該系統(tǒng)缺陷之一。FBG溫度傳感器增敏的原理是利用FBG對溫度和應變同時敏感的特性，通過合理的結構設計，把FBG和高熱膨脹系數(shù)材料封裝在一起，當被測溫度變化時，通過高熱膨脹系數(shù)材料的形變向FBG施加一個應變量，使得FBG的返回波長變化量加大。基于此