徐小強(qiáng)，杜 陽(yáng)，冒 燕，宋子奇

（武漢理工大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，湖北 武漢 430070）

引言

目前的電類(lèi)柔性傳感器多采用電阻應(yīng)變片、壓電材料、電容、微機(jī)電系統(tǒng)（micro-electromechanical system，MEMS）等技術(shù)[1-2]，其中傳感元件的彈性模量比較大，且屬于電類(lèi)傳感元件，易受電磁干擾，在潮濕、易燃、易爆等惡劣的工作環(huán)境中應(yīng)用受到限制。隨著新型柔性材料技術(shù)和光纖傳感技術(shù)的同步發(fā)展，加快了生物醫(yī)學(xué)和仿生機(jī)器人等熱點(diǎn)學(xué)科對(duì)柔性傳感器的需求，生物醫(yī)學(xué)方面的臨床手術(shù)操作、生理指標(biāo)監(jiān)測(cè)、病人關(guān)節(jié)矯正[3-5]以及仿生機(jī)器人的關(guān)節(jié)控制、皮膚感知、視覺(jué)伺服[6-7]均需要靈巧的柔性傳感器。在此背景下，憑借光纖布拉格光柵（fiber Bragg grating，F(xiàn)BG）的獨(dú)特性能優(yōu)勢(shì)[8]以及日新月異的先進(jìn)制備工藝，基于光纖布拉格光柵柔性傳感器的研究工作已經(jīng)取得了很多研究成果。

基于光纖布拉格光柵柔性傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)光纖柔性傳感器），根據(jù)光纖光柵的安裝方式，可分為嵌入式、粘貼式和懸空式[9]；根據(jù)檢測(cè)功能的不同，可分為壓力傳感器[10]、觸覺(jué)傳感器[11]、滑移傳感器[12]、形狀傳感器[13]和加速度傳感器[14]；根據(jù)不同的柔性基體材料，可分為硅橡膠柔性傳感器[15]、紡織編織品柔性傳感器[16]和其他聚合物類(lèi)柔性傳感器[17]。

目前，柔性傳感器在應(yīng)用研究中還存在以下技術(shù)難題和瓶頸。1）溫度與壓力交叉敏感問(wèn)題 在溫度不穩(wěn)定的環(huán)境中，光纖光柵在測(cè)形變、壓力等時(shí)，光纖光柵會(huì)同時(shí)受到溫度變化而引起的波長(zhǎng)漂移，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差增加； 2）柔性材料與制備工藝問(wèn)題 在特殊應(yīng)用場(chǎng)合，需要大面積高密度FBG分布的柔性傳感器，在同一根光纖上刻蝕數(shù)間距小、數(shù)量多、反射率低的弱光柵制備技術(shù)仍然是當(dāng)前的前沿研究重點(diǎn)。另外，光纖光柵柔性傳感器在長(zhǎng)時(shí)間使用情況下，會(huì)使得光纖光柵發(fā)生老化[18]、機(jī)械強(qiáng)度下降以及傳感器靈敏度減弱的問(wèn)題。

本文綜述了近十年興起的以FBG傳感元件和柔性材料為基體的柔性傳感器的基本原理、制備技術(shù)、分類(lèi)和應(yīng)用的研究進(jìn)展；歸納了硅橡膠類(lèi)、紡織編織類(lèi)和其他聚合物類(lèi)柔性傳感器；詳細(xì)介紹了硅膠黏合法、機(jī)器編織法、3D打印法等常見(jiàn)的制備工藝，分析了不同制備工藝的優(yōu)缺點(diǎn)；討論了基于光纖光柵的柔性傳感器在制備和研究應(yīng)用上存在的問(wèn)題；最后對(duì)柔性傳感器的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)和展望。

1 光纖光柵傳感原理

光纖布拉格光柵是一種衍射光柵，通過(guò)紫外曝光法、相位掩膜法、在線成柵法、直接寫(xiě)入法等方法使得其內(nèi)部的光纖纖芯發(fā)生折射的概率增高，從而形成周期性調(diào)制的一種無(wú)源濾波元件。當(dāng)一束光射入光纖經(jīng)過(guò)FBG時(shí)，只有波長(zhǎng)滿(mǎn)足Bragg條件的光波才會(huì)被反射，稱(chēng)為FBG的中心波長(zhǎng)，其原理圖如圖1所示[19]。

圖1 光纖光柵傳感器工作原理圖及其應(yīng)變響應(yīng)[19]Fig.1 Schematic diagram of working principle of fiber Bragg grating sensor and it’s strain response

反射光的波長(zhǎng)與光柵周期和纖芯的有效折射率[20]之間的關(guān)系可表示為

式中： λB表示光纖光柵的中心波長(zhǎng)；neff表示光纖纖芯的有效折射率； Λ表示光纖光柵的周期。影響FBG傳感的物理量為應(yīng)力和溫度，外界應(yīng)力和熱膨脹效應(yīng)會(huì)使光柵周期發(fā)生變化，彈光效應(yīng)和熱光效應(yīng)會(huì)使光纖纖芯的有效折射率發(fā)生變化[21]，當(dāng)溫度和應(yīng)力同時(shí)變化時(shí)，F(xiàn)BG的中心波長(zhǎng)用公式可表示為

式中：α、ξ和Pe分別為FBG的熱膨脹系數(shù)、熱光系數(shù)和有效彈光系數(shù)； ?ε 和 ?T為光纖軸向應(yīng)變和溫度變化。當(dāng)溫度恒定不變時(shí)，光纖光柵中心波長(zhǎng)變化與應(yīng)變有關(guān)，有效彈光系數(shù)為常數(shù)，且不同光纖材料的有效彈光系數(shù)不同。

2 不同基底材料的FBG柔性傳感器

柔性基底材料的選擇是FBG柔性傳感器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，研究人員基于應(yīng)用背景選擇了不同的柔性材料作為基底對(duì)FBG進(jìn)行封裝，通過(guò)單根光纖、多根光纖平行或陣列的耦合方式制作柔性傳感器，并在實(shí)驗(yàn)中對(duì)比裸FBG和柔性基底封裝后的FBG在靈敏度、壓力應(yīng)變等方面的性能。根據(jù)柔性材料的特質(zhì)，可用于曲率、壓力、觸覺(jué)感知等方面的測(cè)量。

2.1 硅橡膠基底FBG柔性傳感器

硅橡膠因其具備耐高溫[22]、耐低溫、可拉伸延展等特點(diǎn)，是目前大多數(shù)柔性傳感器可選擇的柔性基底材料。Jin-Seok Heo等人[23]利用硅橡膠設(shè)計(jì)了一種基于FBG的柔性壓力陣列傳感器，具有與人體皮膚最大空間分辨率和最大受力相一致的觸覺(jué)范圍。為了探究光纖FBG埋入仿生體中的傳感性能，王彥等人[24]制備了一種將FBG埋入硅膠基體中的柔性傳感器，測(cè)試對(duì)比了FBG柔性傳感器和裸FBG傳感器對(duì)溫度和應(yīng)變響應(yīng)性能，實(shí)驗(yàn)中構(gòu)造橋梁模型來(lái)模擬車(chē)輛通行，結(jié)果表明檢測(cè)車(chē)輛通行載荷信號(hào)能力、響應(yīng)速度均強(qiáng)于裸FBG，系統(tǒng)整體穩(wěn)定性更高。A.E.James等人[25]將FBG離心嵌入柔性硅膠中，但是發(fā)現(xiàn)單純的硅膠類(lèi)柔性材料并不適合作為曲率傳感器的柔性基底，硅膠類(lèi)易變形的特性，會(huì)導(dǎo)致傳感器測(cè)量重復(fù)性差及不穩(wěn)定等問(wèn)題。但在之后其他團(tuán)隊(duì)的研究中發(fā)現(xiàn)，加入其他材料的硅膠類(lèi)復(fù)合柔性基底可以得到較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。張雄雄等人[26]將硅膠膠合在聚氯乙烯基體上，將光柵嵌入硅膠基體與聚氯乙烯貼合形成曲率傳感器，實(shí)現(xiàn)了材料可以被多次拉伸并恢復(fù)到原始形狀后而不發(fā)生變形。

針對(duì)傳統(tǒng)傳感器在對(duì)人體的呼吸、心臟跳動(dòng)、血壓等進(jìn)行準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)和長(zhǎng)期檢測(cè)中無(wú)法滿(mǎn)足要求的問(wèn)題，George T.Kanellos等人[15]設(shè)計(jì)了帶有丙烯酸酯涂層的FBG（長(zhǎng)度為d）嵌入聚二甲基硅氧烷的壓力傳感器。將大面積的傳感皮膚（如圖2（a）所示）模塊化為多個(gè)傳感單元（如圖2（b）所示）。采用多路復(fù)用光纖光柵陣列結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)外力多點(diǎn)監(jiān)測(cè)，并可調(diào)整相鄰光纖之間的間距D以實(shí)現(xiàn)不同的空間分辨率。Daniela Lo Presti等人[27]依據(jù)胸壁位移可改變光纖光柵長(zhǎng)度的原理設(shè)計(jì)出了一種基于FBG的監(jiān)測(cè)呼吸和心臟跳動(dòng)的柔性可穿戴系統(tǒng)。

圖2 傳感模型[15]Fig.2 Sensing model

為了便攜、耐磨地實(shí)現(xiàn)精確監(jiān)測(cè)人體呼吸和心臟跳動(dòng)等行為，Chiara Romano等人[28]將FBG柔性傳感器應(yīng)用于監(jiān)測(cè)射箭運(yùn)動(dòng)員心率和呼吸頻率中，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員胸壁進(jìn)行生物力學(xué)分析，確定傳感器最佳位置，根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)不同階段的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，評(píng)估了系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)心跳和呼吸頻率的可行性，如圖3（b）所示。

圖3 傳感器實(shí)物圖Fig.3 Sensor physical model

在軟體機(jī)器人、飛行器以及智能穿戴設(shè)備中實(shí)現(xiàn)曲率測(cè)量和形狀感知尤為重要，為了解決曲率測(cè)量難題，張雄雄等人[26]設(shè)計(jì)了一種適用于復(fù)雜機(jī)構(gòu)的柔性曲率測(cè)量傳感器，由封裝了FBG的硅膠基體與聚氯乙烯薄片貼合而形成。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了曲率傳感器反射譜特征及其隨標(biāo)定塊曲率變化規(guī)律，討論了曲率變化和波長(zhǎng)偏移的關(guān)系以及傳感器靈敏度與光纖嵌入硅膠基體深度的關(guān)系。隨著嵌入深度的增加，傳感器靈敏度逐漸增大，且具有較好的重復(fù)性；為了實(shí)現(xiàn)形狀重構(gòu)，孫廣開(kāi)等人[29]采用線性插值算法得出FBG中心波長(zhǎng)漂移量與被測(cè)物體曲率之間的關(guān)系曲線，依據(jù)曲線和插值算法來(lái)重構(gòu)物體的變形形狀。

2.2 紡織基底FBG柔性傳感器

除了基于硅橡膠的光纖光柵柔性傳感器，紡織編織類(lèi)柔性傳感器也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，智能穿戴設(shè)備正逐漸被人們所追崇，楊昆團(tuán)隊(duì)[30]設(shè)計(jì)了以針織復(fù)合組織為基礎(chǔ)，通過(guò)采用提花組織和空氣層組織相結(jié)合的針織結(jié)構(gòu)，嵌入光纖光柵形成的織物脈搏傳感器。使用電腦橫機(jī)對(duì)線密度為30 tex的湖藍(lán)色和綠色棉紗進(jìn)行編織，并確定傳感器放置位置。將指夾式紅外脈搏傳感器與光纖光柵傳感織物進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，光纖光柵傳感器織物可以低失真度地檢測(cè)脈搏波，其整體光滑柔韌，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，穿著舒適性高，且織物對(duì)光纖具有保護(hù)作用。

因可穿戴智能服飾柔軟輕便的特點(diǎn)，可用于生物醫(yī)學(xué)以及人體生命體征監(jiān)測(cè)，D.Lo Presti團(tuán)隊(duì)[31]設(shè)計(jì)了裝備有12個(gè)光纖光柵傳感器（正面和背面各6個(gè)）的可穿戴智能服飾，用于呼吸速率的監(jiān)測(cè)，通過(guò)捕捉光纖光柵的變化數(shù)據(jù)來(lái)定位呼吸時(shí)胸壁產(chǎn)生的位移。FBGs安裝位置如圖4所示，并在2名健康志愿者身上進(jìn)行站立和仰臥測(cè)試，探究了傳感器位置對(duì)輸出峰值振幅的影響以及對(duì)呼吸頻率監(jiān)測(cè)的精確程度。所測(cè)得的呼吸頻率與實(shí)際保持很好的一致性，評(píng)估了該智能服飾用于呼吸頻率監(jiān)測(cè)的可行性。

圖4 智能紡織品上的傳感器配置[31]Fig.4 Sensor configuration on intelligent textile

紡織物加工制造簡(jiǎn)單，成本低且易于穿著和整理，光纖光柵體積小，靈敏度高，將兩者創(chuàng)新性地結(jié)合起來(lái)，在便攜性和易更換的層面上更優(yōu)于硅橡膠和其他聚合物，同時(shí)又保證了傳感器的穩(wěn)定性。在運(yùn)動(dòng)科學(xué)，人體生命體征監(jiān)測(cè)，臨床醫(yī)療等領(lǐng)域，將紡織物和光纖光柵結(jié)合的設(shè)計(jì)理念有助于智能服飾、智能醫(yī)療設(shè)備的生產(chǎn)制造，更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)生活。

2.3 其他聚合物基底FBG柔性傳感器

不同的復(fù)合材料各自擁有著不同的性能，通過(guò)將各種材料進(jìn)行組合，可以實(shí)現(xiàn)材料之間性能缺陷的互補(bǔ)，擴(kuò)大光纖光柵傳感器的應(yīng)用范圍，展現(xiàn)出光纖光柵柔性傳感器更大的發(fā)展?jié)摿Α榱耸箓鞲衅髂軌蜻m用于惡劣環(huán)境，如高溫、電磁干擾、腐蝕等，Alexandre團(tuán)隊(duì)[17]采用涂層技術(shù)將光纖光柵嵌入到柔性PVC材料中，設(shè)計(jì)了一種夾層結(jié)構(gòu)，如圖5所示。柔性PVC材料為中間層，負(fù)責(zé)與光纖的粘附，保持光纖穩(wěn)定；第1層和第3層材料負(fù)責(zé)保護(hù)光纖，以免受到損壞。測(cè)試了該結(jié)構(gòu)和尺寸的穩(wěn)定性和靈活性，對(duì)傳感器的機(jī)械響應(yīng)和熱響應(yīng)進(jìn)行了表征，可直接應(yīng)用于比較惡劣的檢測(cè)環(huán)境。

圖5 傳感器結(jié)構(gòu)與實(shí)物圖[17]Fig.5 Sensor structure model and physical picture

隨著軟體機(jī)器人和智能可穿戴設(shè)備的需求日益增加，柔性曲率傳感器在這些領(lǐng)域扮演了越來(lái)越重要的角色，曲道明等人[32]提出了一種植入光纖光柵敏感元件的聚酰亞胺薄膜柔性曲率傳感器，如圖6所示。采用聚酰亞胺薄膜封裝FBG，能夠解決將FBG直接埋入硅膠等柔性材料引發(fā)的二者楊氏模量不匹配問(wèn)題，同時(shí)提高了測(cè)量靈敏度。

圖6 光纖光柵聚酰亞胺薄膜柔性曲率傳感器[32]Fig.6 Flexible curvature sensor of fiber grating polyimide thin film

3 柔性傳感器的制備工藝

3.1 灌膠與粘合

制備工藝主要采用灌膠和粘合的方式[15,22]。灌膠工藝是將光纖嵌入到準(zhǔn)備好的模具中，模具是由模塊化的單元拼裝起來(lái)的，主要目的是為了方便光纖的放置和柔性傳感器的制作。在模具的側(cè)邊，采用分合式結(jié)構(gòu)，將模塊分為上下兩個(gè)部分，并在模塊上刻制了半圓形凹槽，光纖將置于此處，凹槽的半徑要略大于光纖半徑。其中模具鏤空的部分即為灌膠區(qū)，將硅橡膠按照配比調(diào)制好，倒入其中，靜置一定時(shí)間后，直至灌膠區(qū)變成固體，確保光纖在凹槽中不會(huì)移動(dòng)。粘合工藝則更為簡(jiǎn)單，只需將柔性材料兩貼合面均勻涂抹膠水，將光纖固定在需要的位置，輕輕按壓柔性材料保證兩面完美粘附無(wú)氣泡，后靜置等待膠水凝固，即可完成制備。

3.2 機(jī)器編織

紡織材料具有柔軟、低模量、易變形等屬性，用其制成的柔性傳感器具有良好的柔韌性、延展性，而且結(jié)構(gòu)形式靈活多樣，并可根據(jù)測(cè)量條件的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，使檢測(cè)過(guò)程更加方便，將其與FBG光纖光柵結(jié)合具備著廣泛的應(yīng)用前景[16]。

Yang Xiufeng等人[33]報(bào)道了一種制作簡(jiǎn)單、成本低、靈敏度高且可用于心跳和呼吸監(jiān)測(cè)的紡織光纖微彎傳感器，整個(gè)紡織物柔軟、穿戴舒適。此外，楊昆團(tuán)隊(duì)[34]選擇聚合物光纖作為襯緯紗線，前梳進(jìn)行經(jīng)斜墊紗運(yùn)動(dòng)，后梳進(jìn)行經(jīng)絨墊紗運(yùn)動(dòng)，光纖嵌入形狀選擇半圓與半圓鏡像相切的圖案，使用經(jīng)編小樣機(jī)編織了傳感織物。

機(jī)器編織的方法雖不適用于工業(yè)中柔性傳感器的制備，但其在智能服飾領(lǐng)域展現(xiàn)了更多的價(jià)值。隨著生活品質(zhì)的提升，人們對(duì)智能可穿戴設(shè)備需求更高，同時(shí)，現(xiàn)代機(jī)器編織技術(shù)成熟，可以按照人們的意愿去高效率低成本地設(shè)計(jì)各種產(chǎn)品。

3.3 3D打印

3D打印技術(shù)依靠計(jì)算機(jī)程序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的實(shí)物制作，打破了傳統(tǒng)的機(jī)械工藝加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)部件的一體化成型，成本低研發(fā)周期短，大大提高了生產(chǎn)設(shè)計(jì)效率，相較于機(jī)器編織和灌膠工藝，其制作方式更加簡(jiǎn)便與自由。Hao Zhongyang團(tuán)隊(duì)[35]將光纖光柵傳感器和3D打印技術(shù)集成應(yīng)用，設(shè)計(jì)出了一種智能鞋墊，可實(shí)現(xiàn)人類(lèi)步態(tài)姿勢(shì)的檢測(cè)，如圖7所示。在打印完成一半時(shí)暫停，將光纖光柵傳感器放置其中，然后繼續(xù)完成打印，并對(duì)該鞋墊進(jìn)行實(shí)際的站立和行走測(cè)試。實(shí)際的行走測(cè)試結(jié)果和預(yù)期基本保持一致，驗(yàn)證了3D打印技術(shù)的可行性。

圖7 3D打印鞋墊（A、B、C、D 4個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)4個(gè)FBG傳感器）[35]Fig.7 3D printed insole (four points A, B, C and D correspond to four FBG sensors)

由于3D打印機(jī)可以使用不同的打印材料，Hong Chengyu等人[36]采用材料擠壓制造方法，將FBG利用3D打印技術(shù)嵌入到聚乳酸中，制作了用于測(cè)量垂直壓力的傳感器。通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)打印器件建模，原材料從噴嘴中擠壓出來(lái)，并層層堆疊，以實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)構(gòu)模型。Michal G.Zubel等人[37]將聚合物光纖光柵以3D打印的方式嵌入到不同的材料中，形成傳感貼片。傳感貼片外殼使用3D打印機(jī)打印，在其中間預(yù)留了光纖的嵌入通道。當(dāng)打印到中軸線覆蓋層沉積之前即嵌入通道最深處時(shí)，打印暫停，并在通道底部和光纖上涂敷膠水，將光纖嵌入其中，待膠水固化且光纖固定之后，繼續(xù)打印，完成整個(gè)傳感貼片的制備。

4 各類(lèi)柔性傳感器特性分析

通過(guò)分析FBG柔性傳感器各類(lèi)傳感器在材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面的不同，可以得出目前各類(lèi)傳感器在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的結(jié)構(gòu)及性能等，如表1所示，為之后的研究提供了參考。

表1 不同類(lèi)別柔性傳感器特性對(duì)比Table 1 Characteristics comparison of different types of flexible sensors

可見(jiàn)，研究者們大多關(guān)注其靈敏度和分辨率，并且要求其具有較高的重復(fù)性。同時(shí)，光纖光柵在柔性基底中不同的排列方式表明FBG對(duì)結(jié)構(gòu)的限制很小，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，極大地增加了FBG的應(yīng)用范圍。而對(duì)于不同類(lèi)的傳感器，材料的選擇則有所側(cè)重。壓力傳感器大多采用硅膠類(lèi)材料作為基底，觸滑覺(jué)傳感器側(cè)重于更類(lèi)似于人體皮膚類(lèi)的材料，曲率傳感器的選擇范圍最大，可以根據(jù)其不同的實(shí)驗(yàn)要求，嘗試各種不同的基底材料。

5 未來(lái)研究?jī)?nèi)容

1）人工智能算法融合

光纖柔性傳感器與單個(gè)FBG相比，其信號(hào)處理算法更復(fù)雜。隨著模式識(shí)別以及人工智能研究的興起，使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法快速準(zhǔn)確重建測(cè)量軟表面形狀[41]、利用機(jī)器學(xué)習(xí)工具高斯過(guò)程回歸方法處理光纖布拉格光柵的溫度測(cè)量信號(hào)[44]，這為解決光纖柔性傳感器的信號(hào)處理難題提供了新思路。利用Adam優(yōu)化算法，訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別超弱FBG傳感信號(hào)[45]；將多通道FBG傳感器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[46]，都將是未來(lái)人工智能算法與柔性傳感器融合發(fā)展的新方向。

2）一次成型加工技術(shù)

光纖柔性傳感器的制作包含3個(gè)工藝，分別是光纖拉絲、光柵刻蝕和柔性基體結(jié)合。為了克服焊接形成光纖光柵串的不足，如效率低、光柵抗拉強(qiáng)度低等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外極少數(shù)單位已開(kāi)展在線制作光纖光柵技術(shù)的研究，可以制備光柵中心波長(zhǎng)一致性、反射率一致性和光柵譜型一致性均較好的弱光柵陣列。針對(duì)交叉敏感問(wèn)題，需進(jìn)一步探索雙芯、多芯高密度光柵陣列在線制備方法。

3）進(jìn)一步擴(kuò)展研究領(lǐng)域

目前，F(xiàn)BG柔性傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景包含生命體征監(jiān)測(cè)和智能穿戴設(shè)備。此外，F(xiàn)BG柔性傳感器還應(yīng)用于軟體機(jī)器人，使其在觸覺(jué)傳感[47]、滑移檢測(cè)、彎曲度感知[29]等方面表現(xiàn)出更加精確快速的響應(yīng)性能；在智能交通領(lǐng)域，則應(yīng)用于車(chē)輛密度和速度的監(jiān)測(cè)[48]等。光纖光柵柔性傳感器憑借其獨(dú)特的性能和優(yōu)勢(shì)，未來(lái)對(duì)于此類(lèi)柔性傳感器的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，正在向多領(lǐng)域多方向發(fā)展，潛力巨大。

6 結(jié)論

本文對(duì)近幾年來(lái)基于光纖布拉格光柵柔性傳感器的研究成果進(jìn)行了總結(jié)性介紹，對(duì)比分析了柔性傳感器的種類(lèi)和制作工藝。由于柔性傳感器的研究涉及到材料、光學(xué)和信息處理等多學(xué)科，目前的研究工作還處于初級(jí)階段，離實(shí)際應(yīng)用還存在不小距離，主要表現(xiàn)在光纖光柵成本高、光纖任意彎曲影響大、傳感器制作工藝復(fù)雜、光源與解調(diào)模塊微型化難度大等方面。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外高校和科研院的研究人員對(duì)柔性傳感器的研究表現(xiàn)出了濃厚的興趣，尤其在生物醫(yī)學(xué)和智能機(jī)器人等熱點(diǎn)研究領(lǐng)域的應(yīng)用前景更為廣闊，因此對(duì)基于光纖布拉格光柵柔性傳感器的材料選取、工藝制作和信號(hào)處理等方面進(jìn)行深入研究具有重要意義。