常見(jiàn)光纖傳感器比較

法布利-比羅特(簡(jiǎn)稱(chēng)FP)、布拉格光柵(簡(jiǎn)稱(chēng)FBG)和熒光式光纖傳感器都是當前流行，技術(shù)上也比較先進(jìn)的傳感器。因為它們都是基于光纖，所以有很多共同的特點(diǎn)，比如抗電磁干擾可應用于惡劣環(huán)境(沒(méi)有加入電磁過(guò)程)，傳輸距離長(cháng)（光纖中光衰減慢），使用壽命長(cháng)， 結構小巧等等，這里就不再贅述。我們將重點(diǎn)討論他們的不同。

精度

應該說(shuō)它們都具有很高的精度，都可以滿(mǎn)足絕大多數需求。但如果進(jìn)行深入的探討，從理論上，光纖光柵傳感器所能達到的精度要為高。從加工的角度來(lái)說(shuō)FP的傳感精度主要決定于腔長(cháng)的加工精度，而FBG的精度主要決定于光柵周期間距與有效折射率的控制。當加工精度都得到保證的時(shí)候，FBG將憑借其本身測量機理中優(yōu)異線(xiàn)性度取勝。從傳感原理可以看出，FP的腔長(cháng)變化轉化為Δλ是通過(guò)相位變化和干涉實(shí)現的，這是一個(gè)非線(xiàn)性過(guò)程，而FBG直接通過(guò)公式λB=2neffΛ 實(shí)現有效折射率和光柵周期關(guān)于Δλ的轉化，完全線(xiàn)性，理論上說(shuō)將能提供更好的精度。除此以外，光纖光柵反射光在頻域內較之FP干涉極大波包更為尖銳，因此對其中心譜線(xiàn)的測量也應當更為精確。熒光式測溫精度主要取決于熒光物質(zhì)受激發(fā)出熒光的特性和對熒光光強度變化的檢測，目前的技術(shù)工藝水平，使其測量精度與前兩種技術(shù)相當，其成本會(huì )隨精度和測量范圍而變化。但在實(shí)際產(chǎn)品中，測量精度受到具體廠(chǎng)家對產(chǎn)品本身的材料、工藝加工水平、信號解調器分辨率等客觀(guān)因素的影響，還需要針對具體的產(chǎn)品進(jìn)行具體對比

集成度與組網(wǎng)

在這方面，FBG無(wú)疑有著(zhù)很明顯的優(yōu)勢。光纖光柵其本身的特點(diǎn)使得每個(gè)探點(diǎn)僅利用相當少的光源分量，絕大部分光都透過(guò)并繼續傳播。根據上文介紹，一根光纖上可以最多同時(shí)使用30個(gè)光柵，傳輸距離超過(guò)45km。這一特點(diǎn)無(wú)疑為組網(wǎng)帶來(lái)巨大便利。同時(shí)波分復用等技術(shù)的使用，也提高了這一技術(shù)的可行性?？偟脕?lái)說(shuō)FBG非常適合做大范圍多節點(diǎn)的分布式測量。至于FP和熒光式，則對于小規模的網(wǎng)絡(luò )將更容易實(shí)現。

復雜度

FP和熒光式系統的復雜度應當遠低于FBG，其中熒光式最簡(jiǎn)單。 正如原理部分所闡述，前兩種傳感器技術(shù)最終都歸結到對Δλ的測量，明顯的，因為FBG的信號弱，并且多伴有解復用要求，其系統要遠復雜于FP。而熒光式屬于光強檢測，相對更加簡(jiǎn)單。

響應頻率

響應頻率更多的取決于網(wǎng)絡(luò )的設計與濾波解調設備的響應速度。 FBG需要一個(gè)高性能的解調解復用接收端，接收端的處理能力往往會(huì )影響到其響應頻率。 FP和熒光式因其相對簡(jiǎn)單，響應頻率一般可以得到保證。

光源

根據上文的討論，FBG對光源的要求相當高，需要大功率寬帶光源或可調諧光源。而FP和熒光式的要求則要低得多，這得益于FP有較強的反射信號，及熒光式的光源僅需起到激發(fā)熒光的作用即可。

靈活性與適用范圍

三者的探頭都是相當小巧與靈活的，但是FBG顯然要受制于其復雜的波長(cháng)移位檢測技術(shù)。在溫度較高的環(huán)境中(300 °C) 左右，光柵將有可能被擦去。所以FBG不適用于較大的溫度范圍。

成本

根據以上討論，就單測點(diǎn)（或少數測點(diǎn)，如少于50個(gè)測點(diǎn)）時(shí)，FP和熒光式系統因為復雜性低，波長(cháng)移位檢測技術(shù)簡(jiǎn)單，光源要求低等條件，無(wú)疑要占據優(yōu)勢。而熒光式最具成本優(yōu)勢。然而，對于大型超過(guò)50節點(diǎn)的系統，FP和熒光式因為其組網(wǎng)的困難，會(huì )帶來(lái)的成本的迅速上升。

綜上所述，一般認為FBG傳感器適用于大型，復雜，高精度要求的低溫分布式傳感網(wǎng)絡(luò )。而FP和熒光式響應頻率快（可達200KHz）、探頭體積?。ㄎ⒚琢考墸?、光源壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，則適用于靈活，小型，簡(jiǎn)單的傳感系統。熒光式尤其具備高溫測量和低成本的優(yōu)勢。