1、在地球動力學(xué)中的應(yīng)用
在地震檢測等地球動力學(xué)中，地表驟變等現(xiàn)象的原理及其危險(xiǎn)性的估定和預(yù)測是非常復(fù)雜的，而火山區(qū)的應(yīng)力和溫度變化是目前為止能夠揭示火山活動性及其關(guān)鍵活動范圍演變的 手段。光纖光柵傳感器在這一中的應(yīng)用主要是在巖石變形、垂直震波的檢測以及作為地形檢波器和光學(xué)地震儀使用等方面?；顒訁^(qū)的應(yīng)變通常包含靜態(tài)和動態(tài)兩種，靜態(tài)應(yīng)變(包括由火山產(chǎn)生的靜態(tài)變形等)一般都定位于與地質(zhì)變形源很近的距離；而以震源的震波為代表的動態(tài)應(yīng)變則能夠在與震源較遠(yuǎn)的地球周邊環(huán)境中檢測到。為了相當(dāng)準(zhǔn)確的震源或火山源的位置， 地描述源區(qū)的幾何形狀和演變情況，需要使用密集排列的應(yīng)力一應(yīng)變測量儀。光纖光柵傳感器是能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離和密集排列復(fù)用傳感的寬帶、高網(wǎng)絡(luò)化傳感器，符合地震檢測等的要求，因此它在地球動力學(xué)中無疑具有較大的潛在用途。
2、在航天器及船舶中的應(yīng)用
的復(fù)合材料、性能較好，而且可以減輕船體或航天器的重量，對于航運(yùn)或飛行具有重要意義，因此復(fù)合材料越來越多地被用于制造航空航海工具(如飛機(jī)的機(jī)翼)。
為地衡量船體的健康狀況，需要了解其不同部位的變形力矩、剪切壓力、甲板所受的抨擊力，對于普通船體大約需要100個(gè)傳感器，因此波長復(fù)用能力的光纖光柵傳感器 適合于船體檢測。光纖光柵傳感系統(tǒng)可測量船體的彎曲應(yīng)力，而且可測量海浪對濕甲板的抨擊力。
另外，為了監(jiān)測一架飛行器的應(yīng)變、溫度、振動、起落駕駛狀態(tài)、超聲波場和加速度情況，通常需要100多個(gè)傳感器，故傳感器的重量要盡量輕，尺寸盡量小，因此 靈巧的光纖光柵傳感器是 好的選擇。另外，實(shí)際上飛機(jī)的復(fù)合材料中存在兩個(gè)方向的應(yīng)變，嵌入材料中的光纖光柵傳感器是實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)多軸向應(yīng)變和溫度測量的理想智能元件。 和德國非常重視光纖光柵傳感器在航空航天業(yè)的應(yīng)用，較早地研究了飛行器上的二維應(yīng)變及測量。 宇航局在其X-33原型機(jī)上安裝了光纖光柵多方向應(yīng)變和溫度測量系統(tǒng)。
3、在民用工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
民用工程的結(jié)構(gòu)監(jiān)測是光纖光柵傳感器 活躍的。力學(xué)參量的測量對于橋梁、礦井、隧道、大壩、建筑物等的維護(hù)和健康狀況監(jiān)測是非常重要的。通過測量上述結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布，可以預(yù)知結(jié)構(gòu)局部的載荷及健康狀況。光纖光柵傳感器可以貼在結(jié)構(gòu)的表面或預(yù)先埋入結(jié)構(gòu)中，對結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等，以監(jiān)視結(jié)構(gòu)的缺陷情況。另外，多個(gè)光纖光柵傳感器可以串接成一個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)分布式檢測，可以用計(jì)算機(jī)對傳感信號進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
光纖光柵傳感器可以檢測的建筑結(jié)構(gòu)之一為橋梁。應(yīng)用時(shí)，一組光纖光柵被粘于橋梁復(fù)合筋的表面，或在梁的表面開一個(gè)小凹槽，使光柵的裸纖芯部分嵌進(jìn)凹槽得以保護(hù)。如果需要 加完善的保護(hù)，則 好是在建造橋時(shí)把光柵埋進(jìn)復(fù)合筋。由于需要修正溫度效應(yīng)引起的應(yīng)變，可使用應(yīng)力和溫度分開的傳感臂，并在每一個(gè)梁上均安裝這兩個(gè)臂。1999年，在 的新墨西哥州的一座鋼結(jié)構(gòu)橋梁上，安裝了120個(gè)光纖光柵傳感器，是當(dāng)時(shí)在一座橋梁上復(fù)用 多光纖光柵傳感器的記錄。
兩個(gè)具有相同中心波長的光纖光柵代替法布里-珀羅干涉儀的反射鏡，形成全光纖法布里-珀羅干涉儀(FFPI)，利用低相干性使干涉的相位噪聲 小化這一方法實(shí)現(xiàn)了的動態(tài)應(yīng)變測量。用FFPI結(jié)合另外兩個(gè)FBG，其中一個(gè)光柵用來測應(yīng)變，另一個(gè)被保護(hù)起來，免受應(yīng)力影響。以測量和修正溫度效應(yīng)，所以FFPI/FBG實(shí)現(xiàn)了同時(shí)測量三個(gè)量：溫度、靜態(tài)應(yīng)變、瞬時(shí)動態(tài)應(yīng)變。這種方法兼有干涉儀的相干性和光纖布拉格光柵傳感器的優(yōu)點(diǎn)。
另外，由于從混凝土裂縫中輻射的聲波可引起動態(tài)應(yīng)變，這一應(yīng)變可被FFPI探測到，F(xiàn)FPI對聲波輻射引起的動態(tài)應(yīng)變有較好的靈敏性，所以可用于檢測混凝土結(jié)構(gòu)的健康狀況，這在試驗(yàn)上已證實(shí)。
4、在電力工業(yè)中的應(yīng)用
光纖光柵傳感器因不受電磁場干擾和可實(shí)現(xiàn)長距離低損耗傳輸，從而成為電力工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。電線的載重量、變壓器繞線的溫度、大電流等都可利用光纖光柵傳感器測量。
在電力工業(yè)中，電流轉(zhuǎn)換器可把電流變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，電壓變化使壓電陶瓷(PZT)產(chǎn)生變形，而利用貼于PZT上的光纖光柵的波長漂移，很容易得知其變形，從而得知電流強(qiáng)度。
另外，由大雪等對電線施加的過量的壓力可能會引發(fā)危險(xiǎn)事件，因此在線檢測電線壓力非常重要，特別是對于那些不易檢測到的山區(qū)電線。光纖光柵傳感器可測電線的載重量，其原理為把載重量的變化轉(zhuǎn)化為緊貼電線的金屬板所受應(yīng)力的變化，這一應(yīng)力變化被粘于金屬板上的光纖光柵探測到。這是利用光纖光柵傳感器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離惡劣環(huán)境下測量的實(shí)例，在這種情況下，相鄰光柵的間距較大，故不需調(diào)制和解調(diào)。此外， 近還報(bào)道了由兩個(gè)1550nm波段的光纖光柵和解調(diào)用的光譜儀所組成的傳感器，成功地測量了高壓變壓器的繞線溫度，在較大的溫度范圍內(nèi)的測量精度為±2℃。
5、在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
醫(yī)學(xué)中用的傳感器多為電子傳感器，它對許多內(nèi)科手術(shù)是不適用的，尤其是在高微波(輻射)頻率、超聲波場或激光輻射的過高熱中，由于電子傳感器中的金屬導(dǎo)體很容易受電流、電壓等電磁場的干擾而引起傳感頭或周圍的熱效應(yīng)，這樣會導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù)。為測定高頻輻射或微波場的 性，需用超聲波傳感器檢測一系列(包括超聲手術(shù)、過高熱、碎結(jié)石手術(shù)等)中所用的超聲診斷儀器的性能。近年來，使用高頻電流、微波輻射和激光進(jìn)行熱療以代替外科手術(shù)越來越受到醫(yī)學(xué)界的關(guān)注。而且傳感器的小尺寸在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中是非常重要的，因?yàn)樾〉某叽鐚θ梭w組織的傷害較小，光纖光柵傳感器是目前為止能夠做到的 小的傳感器。光纖光柵傳感器能夠通過 小限度的侵害方式測量人體組織內(nèi)部的溫度、壓力、聲波場的 局部信息。
到目前為止，光纖光柵傳感系統(tǒng)已經(jīng)成功地檢測了病變組織的溫度和超聲波場，在30℃~60℃的范圍內(nèi)，獲得了分辨率為0.1℃和 度為±0.2℃的測量結(jié)果，這為研究病變組織提供了有用的信息。
光纖光柵傳感器還可用來測量心臟的效率。在這種方法中，醫(yī)生把嵌有光纖光柵的熱稀釋導(dǎo)管插入病人心臟的右心房，并注射入一種冷溶液，可測量肺動脈血液的溫度，結(jié)合脈功率就可知道心臟的血液輸出量，這對于心臟監(jiān)測是非常重要的。新加坡南洋理工大學(xué)已經(jīng)為 總醫(yī)院研制了一種光纖光柵壓力傳感器，幫助醫(yī)生對病人進(jìn)行外科校正。
6、在化學(xué)傳感中的應(yīng)用
光纖光柵傳感器可用于化學(xué)傳感，因?yàn)楣鈻诺闹行牟ㄩL隨折射率的變化而變化，而光柵間倏失波的相互作用以及環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)的濃度變化都會引起折射率的變化。利用寫在側(cè)面磨光的D形光纖上的光柵，可實(shí)現(xiàn)了一些化學(xué)量的測量， 近報(bào)道這種光纖光柵已經(jīng)成功地測量了材料的折射率。
長周期光柵(long period fiber grating，LPFG)與布拉格光纖光柵一樣，也是由光纖軸向上產(chǎn)生周期性的折射率調(diào)制而形成，其周期一般大于100μm。它的耦合機(jī)理是：向前傳輸?shù)睦w芯基模被耦合入幾個(gè)特定波長的向前傳輸?shù)陌鼘幽?，包層模很J陜損失掉，所以LPFG基本上沒有后向反射，在其透射譜中有幾個(gè)特定波長的吸收峰。LPFG對光纖包層材料折射率的變化比上述的光纖布拉格光柵 為敏感，包層材料折射率的任何變化都會改變傳輸光譜的特性，使吸收峰發(fā)生改變，所以長周期光柵折射率測量系統(tǒng)的分辨率可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)高的靈敏度。目前已經(jīng)用長周期光柵測出了許多化學(xué)物質(zhì)的濃度，包括蔗糖、乙醇、己醇、十六烷、CaCl2、NaCl2等，原則上，任何具有吸收峰譜并且其折射率在1.3和1.45之間的化學(xué)物質(zhì)都可用長周期光柵進(jìn)行探測。
