光纖光柵傳感器信號解調技術(shù)，包括直接法、濾波法、干涉法、色散法等。

光譜儀常被用來(lái)直接監測FBG波長(cháng)的漂移，但因其體積非常大，不易攜帶，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，因此一般僅用于實(shí)驗室使用。

下面介紹幾種基于PZT壓電陶瓷的光纖光柵傳感器信號解調方法。

基于PZT的可調F-P濾波器

光波經(jīng)隔離、耦合后輸入光纖光柵，被FBG反射的光經(jīng)耦合器耦合至可調F-P濾波器。當外界物理量，如應力、溫度等，發(fā)生變化時(shí)，FBG中心波長(cháng)也隨之變化。經(jīng)過(guò)混頻、濾波、積分等得到誤差電壓，對于標定好的F-P腔，可根據誤差電壓得到波長(cháng)變化信息，從而得到被測量。其中，PZT壓電陶瓷用于F-P腔的調節。

基于PZT的可調匹配光柵濾波器

可調匹配光柵濾波法中引入一個(gè)與傳感光柵呈匹配關(guān)系的參考光柵，兩個(gè)光柵的參數*相同，其中參考光柵緊貼在PZT壓電陶瓷上。當應力、溫度等被測物理量發(fā)生變化時(shí)，引起傳感光纖光柵與參考光纖光柵的反射波長(cháng)失配，通過(guò)伺服系統輸出控制電壓驅動(dòng)PZT，使傳感光纖光柵與參考光纖光柵重新匹配。這樣根據伺服系統輸出的電壓值即解調出波長(cháng)信息，從而得到溫度、應力等被測量的變化。

該方法的特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、信噪比高，可達到較高的分辨率，單光柵測量時(shí)可達到με級。

基于PZT的干涉法

用非平衡M-Z光纖干涉儀作波長(cháng)鑒別器，對發(fā)生波長(cháng)漂移的光纖光柵傳感信號進(jìn)行解調。光波經(jīng)FBG傳感器反射后被耦合進(jìn)入非平衡M-Z干涉儀，其中一臂纏繞在受反饋控制信號驅動(dòng)的PZT壓電陶瓷上，從而壓電陶瓷的微位移改變兩臂間的光程差，干涉儀輸出的信號經(jīng)探測器轉換后進(jìn)入相位計，通過(guò)檢測非平衡M-Z干涉儀輸出光波相位的變化，即可解調出FBG反射波長(cháng)的變化。溫度及應變的變化都會(huì )使FBG反射波長(cháng)發(fā)生漂移。

該方法非常適于動(dòng)態(tài)測量。

基于PZT的可調窄帶光源法

光波經(jīng)隔離、耦合輸入FBG，被FBG反回的光波經(jīng)探測器接收輸入數字示波器；在可調諧窄帶光源底部安裝PZT壓電陶瓷，對PZT通以鋸齒波或正弦波電壓調制，窄帶光源的光譜在一定范圍進(jìn)行掃描，波長(cháng)等于傳感光纖光柵反射波長(cháng)時(shí)。通過(guò)數字示波器，可畫(huà)出光柵的反射率與波長(cháng)的曲線(xiàn)。也可在PZT壓電陶瓷上加一個(gè)小幅值正弦抖動(dòng)信號，通過(guò)反饋電路使可調諧窄帶光源的出射光鎖定在光柵反射光譜峰值處。

芯明天PZT壓電陶瓷

PZT壓電陶瓷疊堆

PZT壓電陶瓷疊堆的內部是多層結構，由PZT層、電極層及上下的絕緣層組成。它的位移一般為長(cháng)度的1‰。例如，高9mm壓電陶瓷疊堆的位移約為9μm。驅動(dòng)電壓通常為150V。方形截面積可選1.22×1.3、1.66×1.72、2×3、3.5×3.5、5×5、7×7、10×10、14×14、25×25mm，環(huán)形外/內徑可選14/10、20/15mm。標準高度有1.7、5、9、10、13.5、18、20、25mm等，也可進(jìn)行疊堆增加高度和位移。

PZT壓電陶瓷片

PZT壓電陶瓷片的內部也為多層結構，但它具有統一的厚度，都為2mm，每片的位移約為3.3μm。它的驅動(dòng)電壓分為60V、150V、200V三種。方形尺寸可分2×2、3×3、5×5、7×7、10×10、15×15mm可選；環(huán)形外/內徑可選6/2、8/3、12/6、15/9、20/12mm，也可定制尺寸?？梢酝ㄟ^(guò)疊加的方式增加高度。

PZT壓電陶瓷堆棧

PZT壓電陶瓷堆棧是基于PZT壓電陶瓷片制成的堆棧，是由多個(gè)2mm厚的PZT壓電陶瓷片進(jìn)行疊堆后，再在其上下面增加絕緣片而成，它的高度可在4到200mm內自由選擇。截面尺寸與PZT壓電陶瓷片相同。

PZT方形開(kāi)孔壓電陶瓷堆棧

PZT方形開(kāi)孔壓電陶瓷堆棧是在方形壓電陶瓷堆棧的基礎上增加中心通孔，它既方便安裝固定，又可用于光或光纖的穿過(guò)?？啥ㄖ瞥叽?、位移、驅動(dòng)電壓等參數。

剪切型壓電陶瓷片

壓電陶瓷剪切片的厚度非常薄，僅0.5mm，它的剪切位移可達0.5mm，被移動(dòng)物體可立式粘貼于表面。它的表面采用金電極，具有更高的可靠性。