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       光纖傳感器(OFS)雖然具有較好的技術(shù)性能，但其成本相對高一些。一個(gè)解決方法是用多個(gè)測點(diǎn)取代單個(gè)測點(diǎn)，即在空間分布多個(gè)測量點(diǎn)，或在由一個(gè)讀出單元服務(wù)的同一線路布置多個(gè)獨(dú)立的傳感器，來達(dá)到增加測量點(diǎn)數(shù)量的目的。這樣，復(fù)用式或分布式光纖傳感器成本就會降低，它只相當(dāng)于總OFS成本的一小部分。目前，已研究出幾種可行的方法來實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用或分布式光纖傳感器的結(jié)構(gòu)。

多路復(fù)用式光纖傳感器技術(shù)

      光的多路復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)用的方式，除有常用的時(shí)分、波分復(fù)用外，還有空分和相干性分光纖傳感器。

1.時(shí)分復(fù)用式光纖傳感器技術(shù)

       時(shí)分復(fù)用OFS如圖5-19所示，它被稱為梯形結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)脈沖光源和一系列用耦合器連接到公共光纖上的傳感器，公共光纖用于供給傳感器信號以及收集返回信號。脈沖丁的時(shí)間比正在處理中的那個(gè)傳感器經(jīng)過的外部延遲2L/c短得多。在這一條件下，每一個(gè)傳感器在一個(gè)嚴(yán)格定義的時(shí)間段的脈沖下降沿開始響應(yīng)，所以接收器可以對多路輸出響應(yīng)。為了區(qū)分從分離的傳感器返回的脈沖，脈沖寬度r應(yīng)比每個(gè)附加段的延遲2〃c短。傳感器之間的附加的光纖長度可被加長，以達(dá)到匹配條件。

       每一個(gè)耦合器分一部分功率到它的傳感器上。為了等效地響應(yīng)，第n個(gè)傳感器的耦合因子應(yīng)被設(shè)定為Kn=1/(N-n+1),這里N是傳感器的總數(shù)。

       這樣，第一個(gè)傳感器有ki=l/N,剩余的功率為1-1/N；第二個(gè)傳感器有K2=1/(N-1),取出輸入功率的(1-1/N)/(N-1)=1/N,剩余的功率為(1-2/N);第三個(gè)傳感器有k3=l/(N-2),并取走(1-2/N)/(N-2)=l/N。這樣，繼續(xù)到第N個(gè)傳感器有KN=1,取走輸入功率的1/N。

圖5-19OFS的時(shí)分復(fù)用技術(shù)

       在光返回的路徑上，被傳送到公共光纖上的功率值是相同的，即為供給總功率的1/N。因此，就尋址獨(dú)立的傳感器而言，復(fù)用操作引入的外部損耗為1/N²?？紤]到光源的功率和接收器的靈敏度，損耗限制了可被多路選擇的傳感器數(shù)目，通常最多為N=15?20。

       目前，時(shí)分復(fù)用式光纖傳感器方案己被用于溫度、應(yīng)變、聲發(fā)射等測量，特別是與海洋有關(guān)的應(yīng)用的偏振，以及干涉型傳感器中。

2.波分復(fù)用式光纖傳感器技術(shù)

        波分復(fù)用技術(shù)包括為每一個(gè)獨(dú)立的傳感器分配波長的狹縫，以及使用頻率可調(diào)的窄帶光源讀出復(fù)合輸出。為了適用于級聯(lián)，傳感器需為頻率選擇性的，響應(yīng)可以為透射式也可以為反射式，并能以反射或透射式方式通過，而不改變輸出帶的成分。光纖布拉格光柵（FBG）可滿足上述需求。FBG是一種縱向的光柵，通過在UV線下曝光，沿光纖軸形成折射率的周期變化Ano若,是光柵的空間周期，布拉格條件2汕=而決定了諧振波長而。對于那些波長與而接近的光，該器件可將進(jìn)來的光線反射回去，而偏離諧振（部而）的光，將不被改變地通過FBG,因而可將FBG可看成透射式的帶阻濾波器或反射式的帶通濾波器。

OFS的波分復(fù)用技術(shù)如圖5-20所示。

圖5-20OFS的波分復(fù)用技術(shù)

       圖5-20表示一個(gè)FBG,它反射接近于諧振波長而的光而透射其余的光。波分復(fù)用OFS以級聯(lián)許多不同波長而的FBG形式排列，為了讀出每一個(gè)傳感器的信號，使用了一個(gè)可調(diào)諧的激光光源。因?yàn)槊恳粋€(gè)FBG（除了被選擇的那一個(gè)）都是透明的，而被激光光源尋址的那個(gè)傳感器將產(chǎn)生與其共振頻率對應(yīng)的峰值反射的響應(yīng)。共振波長的偏移取決作用于FBG上的溫度T和應(yīng)變ε,如果要避免測量ε時(shí)T的（或反之）交叉?zhèn)鞲?，?yīng)使用一對FBG,使其對丁和旗有不同的靈敏度。通過將測量結(jié)果組合在兩方程組中，可解出兩被測量（T和ε）。

       在圖5-20中，使用了昂貴的可調(diào)諧激光光源，如果只有這種可能性，這種OFS就很難離開實(shí)驗(yàn)室。因此，希望能改變波分復(fù)用讀出思想，其解決方法之一如圖5-21所示。

圖5-21在測量和參考鏈中使用兩組FBG的波分復(fù)用OFS

       在圖5-21中，是在測量鏈和參考鏈中使用兩組FBG的波分復(fù)用OFS。相應(yīng)的OFS名義上具有相同的諧振波長如，從測量OFS回來的信號被引入?yún)⒖糘FS以比較其響應(yīng)，用壓電激勵(lì)器（PiezoActuator）調(diào)制參考λB，使得我們可以對每一個(gè)傳感器的響應(yīng)信號進(jìn)行分離。