1.1     光纖光柵傳感器陣列的指標(biāo)

當(dāng)設(shè)計傳感器測量方法時，應(yīng)該仔細(xì)考慮光纖光柵的特征。一些指標(biāo)是通用的，幾乎針對所有應(yīng)用；另外一些指標(biāo)可能是為滿足一些特殊應(yīng)用而定制的。下面所指出的是主要針對應(yīng)變和溫度測量的，測量其他的參數(shù)像壓力、位移或濕度需要特殊的要求。

1. 傳感器波長

傳感器波長指的就是光纖光柵反射譜中的尖峰的中心波長。這些峰值波長隨著應(yīng)變和溫度的改變而改變。當(dāng)溫度升高或應(yīng)變增大時，光纖光柵傳感器的峰值波長變長。 REF _Ref175970405 \h \* MERGEFORMAT 圖2.15：如果一個峰值波長1535.050nm的傳感器從25℃ 加熱到35℃，傳感器的峰值波長將增加到1535.150nm（每℃變化10pm）。大多數(shù)光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)工作在50nm窗口范圍內(nèi)，從1520nm到1570nm。

2．傳感器帶寬

傳感器帶寬就是每個光纖光柵反射峰所對應(yīng)的帶寬。理論上光纖光柵的帶寬越小測量精度越高，但從實際的制作工藝水平和可行的精度來看，最合理的值應(yīng)該在0.2nm和0.3nm之間，通常取0.25，如 REF _Ref175970684 \h \* MERGEFORMAT 圖2.16所示。此外一般的解調(diào)設(shè)備的峰值探測算法通常是在假設(shè)帶寬為0.25nm和譜形為光滑的高斯型的基礎(chǔ)上設(shè)計出來的，帶寬過寬會降低波長測量的準(zhǔn)確性。當(dāng)然其他的帶寬和峰型也是可行的，但對波長準(zhǔn)確性可能會產(chǎn)生一定的影響。

圖2. \ 光纖光柵反射光譜寬度

3．反射率

光纖光柵的反射率越高，返回到測量系統(tǒng)的光功率就越大，相應(yīng)的測量距離就越長。而且反射率越高，帶寬較窄，光柵越穩(wěn)定。如果反射率越小，噪聲對其的影響就越大，對于波長查詢儀的工作要求就越高，影響測量精度。為了獲得最好的性能，推薦光柵反射率應(yīng)該大于90％。但是，單純的強(qiáng)調(diào)高反射率的同時，也要同時考慮邊模抑制。也可以說，反射率決定信號強(qiáng)度，邊模抑制決定了信噪比。

圖2. 光纖光柵的反射率

4．邊模抑制

對一個兩邊有許多旁瓣的光纖光柵傳感器，光纖光柵查詢儀會錯誤的把某些旁瓣當(dāng)作峰值。所以一個好的傳感器譜圖除了要具有一個光滑的峰頂外，光滑的兩邊也是非常重要的。控制邊模，提高邊模抑制比需要光纖光柵的制造商有較高的工藝水平。但它同時也是決定光纖光柵傳感性能較重要的一個參數(shù)，直接決定了信噪比。

在光纖光柵反射率大于90％的情況下，邊模抑制比應(yīng)高于15dB，高于20dB是更理想的。選用高質(zhì)量的全息相位掩模板，切趾可以平滑傳感器的光譜，消除兩邊的旁瓣，確保邊模不會干擾峰值的探測。通常的切趾在短波長方向仍然會存在許多旁瓣，切趾補(bǔ)償技術(shù)（使光柵的平均折射率波長一致）是一個已經(jīng)被證明了的可行的方法，可以消除短波長方向的旁瓣，實現(xiàn)整個光譜上平滑。

目前，光柵寫入技術(shù)的進(jìn)步和光學(xué)精細(xì)度的提高已可以制造出邊模抑制比超過20dB的光纖光柵，完全滿足了光纖光柵傳感器的要求。下圖出示了一個經(jīng)過高斯切趾后的光纖光柵的反射譜圖，其中 圖2.18未進(jìn)行切趾補(bǔ)償， 圖2.19進(jìn)行了切趾補(bǔ)償。

5．傳感器的長度

傳感光柵的長度決定了測量點的精確程度，理論上光柵的長度越小，測量點越精確。而實際制作光柵時要綜合光柵的各種參數(shù)，光柵越短，反射率越低，帶寬越寬。很短的光柵，其反射率和帶寬都很難達(dá)到要求，因此要在三者之間做一個中和。所以，對于0.25nm的帶寬，推薦傳感器光柵的物理長度應(yīng)為10mm，這個長度適合于大多數(shù)應(yīng)用。當(dāng)然通過改變帶寬，不同的長度也是可以滿足一定的要求。

6. 傳感器波長間隔

傳感器波長間隔就是兩個光纖光柵的中心波長的差。光纖光柵傳感器陣列包含了大量傳感光柵，因此必須保證能“尋址”每一個光柵，即根據(jù)獨立變化的中心波長確認(rèn)每一個光柵。為此，要求每個通道內(nèi)各個光柵的中心波長λ1，λ2，…λn及其工作范圍Δλ1，Δλ2，…Δλn，互不重迭，如 REF _Ref175971152 \h \* MERGEFORMAT 圖2.20所示。所以其中有兩個方面需要考慮：傳感光柵之間的緩沖區(qū)（buffer）和每個傳感光柵的探測范圍Δλ。而探測范圍Δλ是由測量范圍決定的，測量范圍越大，探測范圍就越大。例如若測量范圍為±3000με，探測范圍就為6nm。每個傳感器都需要具有足夠的波長漂移的空間以捕捉所期望的應(yīng)變和溫度的變化范圍。

7. 緩沖區(qū)（buffer）

兩相鄰傳感光柵之間必須留有一個緩沖區(qū)以保證第一個光柵的最大波長與第二個光柵的最小波長不相交。此外，光纖光柵制作過程中制造誤差是必須被考慮的，一些廠商所標(biāo)出的傳感器中心波長可能存在超過+/-0.5nm的誤差，最新的光纖光柵自動化寫入技術(shù)可以使該誤差有一個數(shù)量級的優(yōu)化，大約為+/-0.05nm?，F(xiàn)在合理需要是+/-0.1nm，這個誤差也必須被加到緩沖區(qū)中以確保設(shè)計出合適的間隔。

例如：大橋構(gòu)架上的結(jié)構(gòu)體需要4個傳感器。傳感器1、2和3牢固的粘在大橋構(gòu)架上測量應(yīng)變（和溫度）。傳感器4只測量溫度。這個構(gòu)架上最大的期望應(yīng)變是+/-1,000με，最大的溫度范圍從-40℃到+80℃。

表2. SEQ 表2. \* ARABIC 2 大橋架構(gòu)的光纖光柵傳感器設(shè)置

通常，推薦對所有陣列傳感器波長的間隔為5nm，這可以滿足大多數(shù)應(yīng)用范圍，每個陣列可以提供8-10個傳感器。當(dāng)更多的傳感器被需要時，一個方法就是減小波長間隔(但要注意測量范圍)。例如，如果一個陣列中的所有傳感器對應(yīng)變的敏感相似，相鄰傳感器間的相對波長變化就非常的小，則波長間隔可以被大大的減小。

所以，要綜合傳感器數(shù)、傳感器波長間隔、緩沖區(qū)和測量范圍幾個方面，以達(dá)到所需的要求。

8. 退火

制作光纖光柵時，激光照射使得光纖玻璃進(jìn)入到一種亞穩(wěn)狀態(tài)，然后才形成了光柵，因此光柵在較高的溫度中會隨時間退化。這種退化發(fā)生的程度取決于光纖和光柵的類型，在非氫載光纖中寫入的所有類型光柵都可以在室溫下保存幾年。人們提出一種加固光纖光柵的方法—退火處理，即在超過光柵器件使用的溫度下進(jìn)行加速老化的過程。實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過退火處理后的光纖光柵雖然中心波長有微小的變化，但是其溫度和應(yīng)力的特性仍然保持良好的線性關(guān)系，并沒有影響光纖光柵的傳感特性。同時退火處理可以消除光柵的結(jié)構(gòu)缺陷，是制作性能穩(wěn)定的光纖光柵的重要步驟，可以保證光纖光柵正常工作15年以上。

1.2     光纖光柵解調(diào)技術(shù)

信號檢測是傳感系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，傳感解調(diào)系統(tǒng)的實質(zhì)是一個信息（能量）轉(zhuǎn)換和傳遞的監(jiān)測系統(tǒng)，它能準(zhǔn)確、迅速地測量出信號幅度的大小并無失真地再現(xiàn)被測信號隨時間的變化過程，待測信息（動態(tài)的或靜態(tài)的）不僅要精確地測量其幅值，而且需記錄和跟蹤其整個變化過程。

在傳感過程中，光源發(fā)出的光波由傳輸通道直接(或經(jīng)連接器)進(jìn)入傳感光纖光柵，傳感光纖光柵在外場(如應(yīng)變、壓力、溫度場等)的作用(靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)或時變)下，對光波進(jìn)行調(diào)制；接著，帶有外場信息的調(diào)制光波被傳感光纖光柵反射(或透射)，并進(jìn)入接收通道而被探測器接受解調(diào)并輸出。由于探測器接受的光譜包含了外場作用的信息，因而從探測器檢測出的光譜分析及相關(guān)變化，即可獲得外場信息的細(xì)致描述。相比而言，基于反射式的傳感解調(diào)系統(tǒng)比較容易實現(xiàn) ^{REF _Ref175972341 \r \h \* MERGEFORMAT [25]}。

用光纖光柵構(gòu)成的傳感系統(tǒng)中，傳感量主要是以波長的微小移動為載體，所以傳感系統(tǒng)中應(yīng)有精密的波長或波長變化檢測裝置。對光纖Bragg光柵的理論分析和實驗研究表明，FBG的溫度和應(yīng)變靈敏度很小，對中心波長移位Δλ的檢測精度直接決定了整個系統(tǒng)的檢測精度。因此解調(diào)技術(shù)，即精確測量波長漂移的技術(shù)是光纖Bragg光柵傳感的關(guān)鍵技術(shù)之一。

理想的探測方法一般應(yīng)達(dá)到下面的一些要求：

1. 測量范圍大，并且分辨率高。在很多實際應(yīng)用中，常常要求波長漂移量的探測范圍達(dá)到納米級，波長漂移測量分辨率為亞皮米到幾個皮米，這樣動態(tài)測量范圍常要求為10³：1~10⁵：1。

2. 成本低。光纖光柵傳感探測系統(tǒng)的成本與傳統(tǒng)的電傳感器相比要具有競爭力。

3. 復(fù)用性要好。光纖光柵傳感探測系統(tǒng)需能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)復(fù)用，這樣可以進(jìn)一步降低整個傳感系統(tǒng)的成本。

對光纖光柵反射波長解調(diào)的傳統(tǒng)手段是使用光譜儀、單色儀等儀器。但是這類儀器不僅價格昂貴而且體積大，構(gòu)成的系統(tǒng)缺乏必要的緊湊性和牢固度，在實際應(yīng)用中是極不現(xiàn)實的。為了開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單而且實用的高分辨率光纖光柵傳感器信號解調(diào)系統(tǒng)，近年來國內(nèi)外開展了許多研究工作，并取得了較大的進(jìn)展。

關(guān)于光纖光柵波長解調(diào)探測方法已有很多報道，根據(jù)波長漂移量探測器件的工作原理，這些探測方法大致可以分為如下幾類：邊緣濾波器法、可調(diào)濾波器法、干涉掃描法。下面幾個小節(jié)將詳細(xì)的介紹這幾種方法。

1.1.1         邊緣濾波器法

邊緣濾波器法中輸入波長漂移量和輸出光強(qiáng)度變化量呈線性關(guān)系，這種方法是通過探測濾波器的輸出光強(qiáng)度來計算輸入波長漂移量的變化，原理如圖  所示。測量范圍和探測分辨率呈反比例關(guān)系。

用邊緣濾波特性實現(xiàn)光纖光柵傳感器波長解調(diào)的基本原理如 圖2.22所示。其中，BBS 為自行研制的寬帶光源。寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)3 dB耦合器進(jìn)入傳感光柵。由傳感光纖光柵反射后形成窄帶光譜，再經(jīng)耦合器均分成兩路光束。其中一束經(jīng)線性濾波器到達(dá)光電檢測器。另一束直接檢測，以補(bǔ)償由于光源強(qiáng)度波動對實驗造成的影響。由于光纖的端面反射，使得光源的光譜對后端光電檢測器件造成很大的影響。因此，需要將不用的光纖端面浸入折射率匹配液(IMG)中，用于減少端面反射。

M. A. Davis等人利用波分耦合器的特殊傳輸特性來測量光纖光柵的波長變化。波分耦合器在1520～1560nm的波長范圍內(nèi)，耦合器的效率與波長基本呈線性關(guān)系，因而可以利用該特性來測量波長的變化，測量系統(tǒng)原理如 REF _Ref175973283 \h \* MERGEFORMAT 圖2.23所示。寬帶光源發(fā)出的光被傳感光柵反射回來后進(jìn)入耦合器，耦合器的出射光分為兩束(這兩束光的功率與入射光的功率在同一坐標(biāo)系下形如X) ，兩束出射光通過光電探測器變成電信號，經(jīng)過處理后消除光功率變化的影響，最后得到波長的變化量。這種方法的電子處理電路極為簡單，但由于受器件傳輸特性的影響測量分辨率較低。該方法對于一些對測量分辨率要求不是很高的場合提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能價格比很高的測量方案。

（1） 利用長周期光纖光柵實現(xiàn)邊緣濾波器

劉波等人利用長周期光纖光柵作為邊緣濾波器，通過測量透射光強(qiáng)，推知傳感光纖光柵波長的變化。實驗采用的長周期光纖光柵的透射譜如圖2.24所示。它是用自制的幅度掩模板和在248 nm的準(zhǔn)分子激光器寫入而成的，其中心波長為1558 nm。

實驗結(jié)果如圖2.25所示。測量得出的長周期光纖光柵的透射率與傳感布拉格光柵的波長成良好的線性關(guān)系，擬合度達(dá)0.9914。這種邊緣濾波的方案測量波長分辨極限可達(dá)0.002 nm，性能優(yōu)于光譜儀。選擇反射率更高的布拉格光柵和更好的探測器還可以達(dá)到更高的精度。

在實驗過程中，由于長周期光纖光柵對溫度及彎曲比較敏感，因此，必須采取去敏措施，如采用新工藝制備長周期光纖光柵，或采用控溫措施等，使其達(dá)到較高的穩(wěn)定度。但也可以利用長周期光纖光柵對彎曲敏感的特性，在實驗過程中調(diào)整長周期光纖光柵的彎曲程度，使布拉格光柵的工作波長落在長周期光纖光柵的線性區(qū)域內(nèi)。當(dāng)然，在調(diào)整的過程中，會引起長周期光纖光柵透射率的下降，可以根據(jù)需要加以控制。

（1） Sagnac環(huán)鏡邊緣濾波解調(diào)方法

多年來，人們對光纖環(huán)鏡濾波器（即Sagnac環(huán)鏡干涉儀進(jìn)行了深入地研究，與此同時，對于光纖環(huán)鏡濾波器中考慮光纖的雙折射效應(yīng)和將雙折射光纖加入環(huán)鏡濾波器之中的情況也做了相應(yīng)的研究 。將一段高雙射光纖加入環(huán)鏡濾波器中，并利用其作為邊緣濾波器件，應(yīng)用于光纖光柵傳感系統(tǒng)中，取得了良好的實驗結(jié)果。是一種基于光強(qiáng)檢測的全光纖解調(diào)技術(shù)，可對傳感光柵(FBG)的反射譜進(jìn)行波長解碼。因此，本方案可做為光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)等的波長解調(diào)方案，具有很高的實用性.

高雙折射光纖Sagnac環(huán)鏡濾波器HSF (high birefringence fiber Sagnac loop mirror Filter) 由一個3 dB耦合器、一段高雙折射光纖HBF (high birefringence fiber)以及用于連接的普通單模光纖SM F(single mode fiber)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如 圖2.26所示。信號光進(jìn)入3 dB耦合器后被分為兩束，它們分別沿順是地針和逆時針在環(huán)路中傳播。因為高雙折射光纖存在角度為H的軸向扭轉(zhuǎn)，因此當(dāng)光在高雙折射光纖中傳播時，其偏振態(tài)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，其等效于高雙折射光纖的快軸或慢軸轉(zhuǎn)過的角度，相當(dāng)于信號光進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)變換，如 圖2.26所示。信號光在高雙折射光纖中傳播時，可以分解成為沿快、慢軸上的兩個分量，這兩個分量的上光波的傳播速度是不一樣的。同時由于光在高雙折射光纖中傳播時，在兩個偏振方向上會產(chǎn)生相位差。最后，順時針傳播的光與逆時針傳播的光在3dB耦合器處相干，產(chǎn)生類似于非平衡M -Z干涉儀的濾波效果。

用HSF 做為邊緣濾波器的光纖光柵傳感系統(tǒng)的基本原理如 圖2.25所示。其中，BBS 為寬帶光源。寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)3 dB耦合器進(jìn)入傳感光纖光柵。由傳感光纖光柵(FBG)反射后形成窄帶光譜，再經(jīng)耦合器均分成兩路光束。其中一路I₁作為參考光，直接進(jìn)行檢測，以補(bǔ)償由于光源強(qiáng)度波動對實驗造成的影響。另一路光經(jīng)HSF濾波后，再經(jīng)耦合器再分為兩路，一路用光譜儀進(jìn)行監(jiān)測，另一路用光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號后進(jìn)行監(jiān)測。由于光纖的端面反射，使得光源的光譜對后端光電檢測器件造成很大的影響。因此，需要將不用的光纖端面浸入IMG (折射率匹配液)中，用于減少端面反射。

因此，通過測量2I₂/I₁，即可根據(jù)環(huán)鏡濾波器的透射率曲線，得到相應(yīng)λ的值。

該高雙折射光纖Sagnac環(huán)鏡的透射率與傳感FBG的波長成良好的線性度，其線性擬合度達(dá)0.9956。由于本方案采用全光纖設(shè)計，因此，其解調(diào)速度取決于光電探測器的帶寬以及后續(xù)信號處理器如牽制放大器的頻響帶寬、AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度等。如使用的PIN光電二極管的帶寬為1GHz，AD轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換速率為10μs，則該方案可以達(dá)到數(shù)十kHz頻響的解調(diào)速度，遠(yuǎn)高于目前機(jī)械調(diào)控原理組成系統(tǒng)的解調(diào)速度。也相應(yīng)地克服了由于機(jī)械部件等帶來的穩(wěn)定性及重復(fù)性差的缺點。

高雙折射光纖Sagnac環(huán)鏡干涉的干涉原理是利用高雙折射光纖的雙折射效應(yīng)，使同一段光纖中沿不同方向傳播的光產(chǎn)生相位差，進(jìn)而產(chǎn)生干涉效應(yīng)。由于正反方向光在環(huán)鏡中的光程是一樣的，因此這種干涉儀的輸出僅與高雙折射光纖的特性(有效雙折射率)有關(guān)，而與用于傳導(dǎo)的單模光纖的長度無關(guān)。因而與一般非平衡M-Z干涉解調(diào)方法相比，這種高雙折射光纖Sagnac環(huán)鏡干涉解調(diào)方法具有更高的穩(wěn)定性。

1.1.1         可調(diào)諧濾波器法

可調(diào)諧濾波器可以用于測試光纖光柵的波長漂移，其主要原理是可調(diào)諧濾波器的輸出是光纖光柵輸出譜和可調(diào)諧濾波器的卷積，如 REF _Ref175974555 \h \* MERGEFORMAT 圖2.28所示，當(dāng)光纖光柵輸出譜和可調(diào)諧濾波器光譜完全匹配時，可調(diào)諧濾波器的輸出為1，也就是輸出達(dá)到了最大值。通過測量這個最大點和可調(diào)諧濾波器相應(yīng)的波長變化，就可以求出光纖光柵的波長移動量。測量的分辨率主要取決于光纖光柵反射信號的信噪比，以及可調(diào)諧濾波器和光纖光柵的帶寬。這種方法具有較高的波長分辨率和較大的工作范圍。

反射型系統(tǒng)的原理是通過PZT驅(qū)動匹配光纖光柵進(jìn)行掃描，調(diào)節(jié)其反射中心波長。當(dāng)接收光強(qiáng)增大，達(dá)到與傳感光柵中心波長完全匹配時，根據(jù)探測器的輸出，記錄此時驅(qū)動信號的大小，就可以得到被測量的大小，如 圖2.29所示。該方法的精度受光源穩(wěn)定性和外界干擾的影響較大，同時對探測器也提出了較高的要求。

針對這一問題，Davis等提出了透射型的測量方案，即將光電探測器置于接收透射光的位置，通過監(jiān)測透射光強(qiáng)(當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到最小值時)得到傳感光柵中心反射波長。該方法避免了測量微弱光強(qiáng)信號的局限性。

反射式與透射式方案優(yōu)缺點對比：反射式的精度受光源穩(wěn)定性和外界干擾的限制，對探測器的精度要求較高，而這些問題在透射式中是不存在的。另外由于反射式比透射式多了一個耦合器，光能損耗較大，因此實際應(yīng)用中常采用透射式系統(tǒng)。

（1）   可調(diào)諧Fabry-Perot濾波器

在光纖通信中，可調(diào)諧Febry-Perot濾波器在光放大器中由于具有特別的噪聲濾除特性而變得越來越重要。Febry-Perot可調(diào)諧濾波器的一個顯著的特點是其工作范圍較大，一般可達(dá)數(shù)十納米。

1993年，由Kersey等人提出可調(diào)光纖Febry-Perot濾波器解調(diào)法。對單個光柵采用閉環(huán)模式，對復(fù)用系統(tǒng)的光柵使用掃描模式，如 圖2.31所示。寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)隔離器進(jìn)入傳感光柵陣列，反射光信號經(jīng)耦合器到達(dá)可調(diào)諧Febry-Perot濾波器，Febry-Perot濾波器工作在掃描狀態(tài)，鋸齒波掃描電壓加在壓電元件上調(diào)整腔間隔，使其窄通帶在一定范圍內(nèi)掃描。當(dāng)它與傳感光柵的布拉格波長相匹配時，則讓傳感光柵反射的信號通過。因此，可由Febry-Perot濾波器驅(qū)動電壓2透射波長關(guān)系測得FBG反射峰位置。由于透射譜是反射譜與Febry-Perot濾波器透射譜的卷積，能使帶寬增加，分辨率減小。為此，在掃描電壓上加一個小的抖動電壓，可大大提高系統(tǒng)的分辨率。輸出經(jīng)混頻器和低通濾波器后測量抖動頻率，在信號為零時，所測值為光柵的反射峰值波長。由于FFP調(diào)諧范圍很寬，可實現(xiàn)多傳感器的解，因此，該系統(tǒng)可用于靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)信號的測量，但高精度FFP成本太高，濾波損耗較大。

圖2.31出示了用一個可調(diào)F-P濾波器同時檢測多個光纖光柵的方案，F(xiàn)-P腔由壓電陶瓷驅(qū)動，且施加周期性的電壓用以改變腔長，以實現(xiàn)對確定區(qū)域的波長進(jìn)行周期性的濾波掃描。若選用的F-P濾波器具備FBG相當(dāng)?shù)膸?，施加的電壓信號為均勻掃描著的周期性的鋸齒波，受其調(diào)制，濾波器在自由程內(nèi)進(jìn)行波長掃描時的波長范圍能夠覆蓋傳感光柵及其經(jīng)誘導(dǎo)后漂移了的全部光纖光柵的反射峰值波長波長，且來自傳感光柵的信號濾波后經(jīng)線性光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號，放大后輸入示波器。此時光電轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)-P濾波器和鋸齒波信號發(fā)生器以及示波器組成的檢測系統(tǒng)將執(zhí)行光纖光譜儀的功能，它不僅可以對測量范圍內(nèi)各FBG傳感元的波長信息進(jìn)行依次查詢，而且將所測波長信息與漂移前波長信息進(jìn)行比較，得到各傳感元的波長漂移量，利用漂移量與所測量間的變化關(guān)系，便可判斷對應(yīng)傳感元件所感測物理量變化的大小，達(dá)到解調(diào)目的。

1981年，Chang指出，可調(diào)諧聲光濾波器具有更大的可調(diào)諧波長范圍（可以高達(dá)幾百個微米），因此，如果單光源或者組合光源的帶寬能夠滿足一定的要求，那么可調(diào)諧聲光濾波器在FBG傳感器的大數(shù)量復(fù)用方面將具有巨大的潛力。1993年，Xu等人建立了一個這樣的探測系統(tǒng)，如 圖2.32所示，RF信號由一個RF發(fā)生器產(chǎn)生，可調(diào)諧聲光濾波器的輸出波長是RF信號頻率的函數(shù)，可以由RF頻率的變化來改變。在實際中，通過對應(yīng)用的RF頻率抖動和探測接收到的信號的幅度調(diào)制狀況來給出一個反饋信號，可以使得濾波器的平均波長值鎖定傳感FBG的瞬時波長值。當(dāng)濾波器的平均波長和傳感FBG的瞬時波長一致時，幅度調(diào)制為0，由具有低頻方波信號輸入的VCO(壓控振蕩器)疊加一個直流分量信號來調(diào)制平均頻率，這也就是調(diào)制信號產(chǎn)生的方法。這種系統(tǒng)已用于溫度測量并得到了的溫度分辨率，因為使用的濾波器的帶寬比較寬（一般有幾個納米），所以測量分辨率不太高。1993年，Dunphy等人利用帶寬為0.2nm和工作波長范圍約120nm的聲光濾波器，得到了小于1pm的高分辨率，顯然，這個器件很適合于FBG傳感系統(tǒng)，但是關(guān)于它的長期穩(wěn)定性人們在進(jìn)行多方面的研究。

如圖2.34所示，來自傳感光柵的光波進(jìn)入非平衡掃描邁克爾遜干涉儀，其短臂纏繞在受鋸齒波信號驅(qū)動的壓電陶瓷上，輸出信號經(jīng)探測器接收后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，適當(dāng)處理后與壓電陶瓷的驅(qū)動信號分別作為待測信號和參考信號一起輸入相位計。調(diào)整驅(qū)動信號的幅值以及直流電瓶的大小，使干涉信號變化的頻率與參考信號的頻率一致，此時相位計所顯示的值與施加在傳感光柵上的待測應(yīng)變的大小有關(guān)。該傳感系統(tǒng)的分辨率為5.5nε，靈敏度為1.8°/με。若對光源信號進(jìn)行脈沖調(diào)制，用時分復(fù)用技術(shù)對接收信號進(jìn)行處理，那么該系統(tǒng)具備查詢和解調(diào)光纖光柵網(wǎng)絡(luò)信號的能力。