在土木工程中，常用的位移傳感器是應(yīng)變式的位移傳感器。它與二次儀表如應(yīng)變儀、數(shù)字電壓表配套使用，即可進(jìn)行工程試驗中的靜態(tài)位移測量。由于其核心傳感元件采用電類應(yīng)變計，不可避免的帶來了易受電磁輻射干擾、長期穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，無法滿足在強(qiáng)電磁輻射等惡劣工作環(huán)境中的工作需要。

光纖光柵是一種性能優(yōu)良的應(yīng)變傳感元件。它具有靈敏度高，體積小，耐腐蝕，抗電磁輻射，光路可彎曲，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量等優(yōu)點(diǎn)；由于其采用波長編碼技術(shù)，消除了光源功率波動及系統(tǒng)損耗的影響，適用于長期監(jiān)測；而且多個光纖光柵組成的傳感系統(tǒng)，采用一根光纜，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式測量。

1.1.1        拉桿式位移傳感器

圖4.44為光纖光柵位移傳感器實(shí)物圖，圖4.45為該傳感器的原理圖。金屬管內(nèi)的FBG的彈性系數(shù)為，前部金屬桿與一彈性系數(shù)為的彈簧相連，則位移傳感器的彈性系數(shù)為

通過檢測波長變化，即可求得位移，傳感器的波長變化與位移呈線性關(guān)系，此種位移傳感器的本質(zhì)還是通過將位移量轉(zhuǎn)變成應(yīng)變變化。圖4.46為這種光纖光柵位移傳感器的標(biāo)定結(jié)果圖

圖4.47和圖4.48是我們所開發(fā)的拉桿式光纖光柵位移傳感器的實(shí)物圖及標(biāo)定結(jié)果圖。這種傳感器可以進(jìn)行雙向位移測量，既可以測量拉伸位移也可以測量壓縮位移。位移測量精度為25mm/nm，測量范圍為0~80mm。

1.1.2       微位移傳感器

我們開發(fā)了一種接觸式光纖光柵形狀記憶合金管微位移傳感器，克服了傳統(tǒng)電類位移傳感器易受電磁干擾、長期穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，能夠滿足強(qiáng)電磁輻射等惡劣環(huán)境中的位移測量；利用形狀記憶合金的彈性范圍大的特點(diǎn)，大幅度提高了位移傳感器的量程。

傳感器如圖4.49所示。彎管兩端銅基片的相對位移變化會使形狀記憶合金管發(fā)生形變，從而改變了光纖光柵的反射波長，通過測量光纖光柵反射波長的變化可以得出形狀記憶合金彎管兩端的相對位移變化。

圖4.50為該位移傳感器的標(biāo)定結(jié)果圖。從圖中可以看出，位移與波長的關(guān)系是非線性的，為一個二次多項式關(guān)系，相關(guān)系數(shù)超過了0.999。該傳感器的測量精度達(dá)到了0.001mm。