光纤光栅传感器分类与选型指南

【导读】光纤光栅传感器有着精度高、灵敏度高、体积小、可曲绕、能埋入的特点，在传感领域迅速发展，已成为光纤传感领域最具代表性的传感器之一，各类利用光纤光栅制作的不同用途传感器也随机涌现。

光纤光栅本质上是光纤传感器，直接使用容易损坏，为增加其使用寿命，改善传感性能，通常会对其封装保护。通过不同的封装结构，选用不同的封装材料，使其能应用于不同场景中，可实现温度、应变、压力、加速度等参数的测量。根据传感器封装方式的不同，可分为管式、基片式、嵌入式、悬空式等，根据封装目的不同又可分为保护性封装、增敏性封装和补偿性封装等。本文对几种常见光纤光栅封装成的传感器做下介绍。

分类

1、光纤光栅应变传感器

应变传感器是光纤光栅传感器最为经典的应用，其应变传感机理是基于光纤光栅沿轴向力时，光纤光栅会发生弹光效应，光纤光栅周期和有效折射率会发生改变，从而使光纤光栅中心波长发生偏移，通过光纤光栅应变变化量和中心波长移动偏移量之间的关系式来测试出应变量。光纤光栅应变传感器想要测试出待测物的应变变化，往往需要使用粘结剂将光纤光栅传感器粘贴到被测物上，光纤光栅和待测物会协调形变，测试出光栅光栅应变量即为待测物的应变量。

2、光纤光栅压力传感器

裸光纤光栅在直接受压力影响时，其中心波长偏移非常小，光纤光栅感知压力的灵敏度非常低，需要对光纤光栅进行合理的封装来提升灵敏度。目前主流的光纤光栅压力传感器主要是基于其轴向应变方面来进行测试，主要有粘贴式和嵌入式两种方式。

3、光纤光栅温度传感器

温度传感器是光纤光栅传感器最早的应用之一，其温度传感机理是基于光纤光栅热胀冷缩引起光纤光栅周期和有效折射率发生改变，从而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来测试出温度变量。由于光纤光栅较为脆弱，一般都会在其外面封装外壳来进行保护，目前市面上常见的光纤光栅温度传感器多用毛细钢管封装。

4、光纤光栅加速度传感器

光纤光栅加速度传感器是利用弹性元件，将待测加速度振动引起的位移转换为光纤光栅的应变，从而实现波长调制，弹性元件是否能准确传递加速度振动信号至关重要。根据弹性元件结构不同，可以将光纤光栅加速度传感器分为梁式、弹片式、铰链式等。

选型指南

如何选择一款合适的光栅传感器， 以便达到更好的检测效果，首先，您需要提供光轴间距、保护高度、检测距离、输出信号安装方式，以便工程师助您选型。

1、光轴间距（Beam Pitch）

 光栅传感器中相邻光束之间的距离，通常以毫米（mm）为单位。较小的光轴间距提高了分辨率，使其能够检测更小的物体或更细微的移动。根据实际需求选择合适的光轴间距至关重要。

2、保护高度（Protection Height）

 这指的是安全光栅覆盖的垂直高度范围，用于防止人员或物体进入危险区域。选择合适的保护高度需考虑设备操作特点、安全要求和潜在危险情况。

3、检测距离（Detection Distance）

光栅传感器能有效检测物体或人体的最远距离。根据实际工作场景和安装位置，选择适当的检测距离能确保检测效果的稳定可靠。

4、输出信号（Output Signal）

安全光栅通常具有不同类型的输出信号，如安全输出、警告输出等。根据安全系统需求和设备控制方式选择合适的输出信号类型非常重要。

5、安装方式（Installation Method）

光栅可以采用不同的安装方式，如固定安装、悬挂安装等。根据设备结构和布局选择合适的安装方式能确保光栅的稳定性和有效性。