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光纤光栅传感系统设计原理与关键技术

作为智能传感元件，光纤光栅传感器用于监测系统有着良好的效果。随着光纤光栅传感技术在大型桥梁、建筑结构、健康监测（SHM）等工程中的应用，越来越需要具有大容量、抗干扰性强，灵敏度高而成本较低的光纤光栅传感系统。使用复用技术是实现光纤光栅传感系统大容量的基本方法。

近十年来，复用技术已经在大容量的光纤传感领域被研究和应用，特别是对FBG复用技术的研究受到广泛关注。常用的复用方法有波分复用（WavelengthdivisionnlulTIpiexing，WDM）、时分复用（TImedivisionMULTIplexing，TDM）及频分复用（frequeneydivisionMULTIPlxenig，FDM）。WDM技术受光源带宽和待测物理参量动态范围等因素的制约，在单光纤上复用FBG是有限的，基于ASE宽带光源的WDM光纤

Bragg传感系统的容量一般为15～20个。基于TDM技术的系统中。光源调制出一系列间隔时间相等的光脉冲，同一个脉冲到达不同光栅信号返回时间都不同，可用光开关等元件将信号在时域上分离开来。但是所有复用的光栅都是使用同一脉冲光源，光源的强度和光栅及光纤传输的衰减决定了复用传感器的数量小于10。

基于FDM技术的光源调制出连续的脉冲波，脉冲的频率随时间往复变化，不同位置的光栅信号返回的时刻会对应不同的频率，复用信号在频域上被分离。由于FMCW技术的占空比要比TDM技术的大，进入传感光栅阵列的光强更大，所以其复用的光栅数目可达到几十个。