弱反射光纖光柵（簡稱：弱柵）在單根光纖上可以復用成千上萬個光柵，進一步增加了單根光纖的復用光柵數量（傳感容量），在傳感領域具有較大的應用前景。對于OFDR光頻域反射儀解調弱柵陣列，我們通常知其一不知其二，昊衡科技匯總了以下三個問題并結合實例進行分析。01OFDR設備解調普通單模光纖和弱反射光纖光柵陣列，兩者差異？OFDR解調普通單模光纖和弱反射光纖光柵陣列，若OFDR設備能夠兼容、支持以上傳感器的使用，從用戶角度來看，兩者的使用操作完全相同。兩者差異主要有三個方面：

1）從時域曲線來分析反射光強。相對于普通單模光纖，弱柵陣列的反射光強比光纖的瑞利散射光強高約27dB，如下圖所示：

圖1 反射光強對比

2）從頻域曲線來分析瑞利散射頻譜。普通光纖的瑞利散射頻譜是雜亂無序的，而弱反射光纖光柵的頻譜有明顯特征，具有特定的中心波長，如圖2所示：

圖2 瑞利散射頻譜對比

3）從傳感測量參數配制方面來分析。我們知道OFDR技術空間分辨率和測量精度兩參數相互權衡。在同等空間分辨率下，相對于普通單模光纖，OFDR解調弱柵陣列，重復精度更高。反而言之，在保證同等重復精度的前提下，OFDR設備調解弱柵陣列還可以配制更小的空間分辨率。

實測如下：OSI空間分辨率設置為2.56mm，分別解調普通光纖和弱柵陣列，連續測量100次，選取其中一個傳感點顯示結果，如圖3所示。

(a) 普通光纖的應變結果

(b) 弱柵陣列的應變結果
圖3 選取單點連續測量100次的應變結果

基于以上原因，OFDR設備解調弱柵陣列，相對于普通單模光纖，可以獲得更高的測量穩定性和更強的抗干擾能力。文末有測試對比視頻。

02弱柵陣列的柵距1cm，OFDR解調如何實現1mm的空間分辨率？弱柵陣列是多個弱反射光纖光柵（WFBG）的集成，在單根光纖上可實現超大規模復用。OFDR（光頻域反射）技術具備mm級別的空間分辨能力和分布式的測量優勢，當解調弱柵陣列時，它不是把單個WFBG作為一個傳感單元來解調，而是可以把一個完整的WFBG柵區等間隔劃分為多個串連的獨立傳感單元。

比如弱柵陣列柵距1cm(單個WFBG柵長9mm，從中心到中心的間距10mm，如圖4所示)，在1cm弱柵長度上等間隔劃分為10個1mm的獨立傳感單元。

圖4弱柵陣列的柵距1cm

由于各個單元都具有特征光譜，并且沿光纖長度方向的位置不同，如圖5所示，因此可以被OFDR設備（型號：OSI-S，設置空間分辨率為1mm）解調，實現1mm空間分辨率的分布式應變溫度測量。

圖5 弱柵陣列傳感單元的時域和頻域曲線

03OFDR解調普通單模光纖和弱柵陣列的應變測量差異在一塊復合材料片上分別布設一根聚酰亞胺（PI涂層）光纖和一根弱柵陣列，以不同頻率彎曲復合材料片施加載荷。OSI設備實時測量兩種傳感器的應變分布，對比結果如下：

↑↑↑OFDR解調兩種傳感器測試對比的視頻↑↑↑

綜上所述，OFDR設備解調普通單模光纖和弱反射光纖光柵陣列，若OFDR設備能夠兼容、支持以上傳感器，使用操作相同，而且都可以達到設備支持的最高空間分辨率，比如OSI-S的1mm最高空間分辨率，OSI-D的0.64mm最高空間分辨率。OFDR解調弱柵陣列的優勢在于，可以進一步提升測量穩定性，增加抗干擾能力，尤其適合準動態測量、振動或光纖晃動的環境。