精確檢測由各種外界參量變化引起的Bragg波長微小偏移，并簡潔顯示，是與光纖Bragg光柵傳感器在工程技術中的商用化息息相關。一個高精度、穩定、操作簡單、性價比高的信號解調系統是FBG傳感器設計的關鍵。
由于光纖光柵傳感器的關鍵技術是解調傳感器反射波長的編碼信號，常用解調方法有：1)直接法，即光譜儀檢測法；2)濾波法，包括匹配FBG可調濾波檢測法邊緣濾波法可調諧F-P濾波法；3)干涉法，包括非平衡M-z干涉法，非平衡邁克爾遜干涉法；4)可調光源解調法，包括鎖模法可調窄帶光源檢測法：5)光柵色散解調法。其中光譜儀檢測法中的光譜儀體積龐大，結構復雜，攜帶不便，使用時需反復校準，且高精度光譜儀價格昂貴，基于干涉法建立的信號解調系統最大缺點是掃描速度慢，并且價格偏高。上述解調方法共同的缺點是分辨率不高，成本高。而匹配解詞法具有分辨率較高、解調速度快、重復性好、成本低等優點，應用廣泛。目前國內外已研究出高精度、高分辨率的光纖光柵傳感器解調儀，但價格昂貴，很難在實際工程中得到廣泛應用。為了使光纖傳感器應用廣泛，首先就是降低成本，又因為FPGA的時鐘頻率高，內部時延小，全部控制邏輯由硬件完成，速度快效率高，適于大數據量的高速傳輸控制；組成形式靈活，可以集成外圍控制，譯碼和接口電路。于是把FPGA引入到實際解調電路中。因此，開發了一個基于FPGA的光纖光柵解調系統。該系統采用雙匹配光柵為調諧元件，具有較高的分辨率和測量精度，并能夠實時、準確地實現測量。

1 基于雙匹配光纖光柵解調技術的解調系統
1．1 系統裝置
本系統采用雙匹配光纖光柵并聯解調法解調光纖光柵傳感信息，其工作原理如圖1所示。寬帶光源(BBS)發出的光經過3 dB耦合器1入射到傳感光纖光柵FBG1，透射光被折射率匹配液吸收，只有滿足Bragg條件的光才被反射回來，再次經3 dB耦合器2進入3 dB耦合器3和3 dB耦合器4，到達并聯的2個匹配光柵FBG2和FBG3。通過FBG2和FBG3的透射光被折射率匹配液吸收，反射光被光電探測器PIN1和PIN2接收。光電探測器接收從匹配光纖光柵反射回來的光，把光信號轉換成微弱的電信號，再經過信號調理電路和信號采集電路輸入給FPGA處理。FPGA將采集的數據一方面進行信號處理，另一方面通過顯示屏顯示所測的數據結果。

1．2 工作原理
圖1所示的系統中，FBG僅對滿足的單一波長光進行反射。只有后向反射光才能在光電探測器上產生強輸出。匹配光纖光柵FBG2和FBG3是FPGA通過2個壓電陶瓷驅動器來調諧的。當并聯的2個匹配光纖光柵處于自由態時，使得2個匹配光纖光柵的至少1路與傳感光纖光柵FBG1的峰值反射波長相同，此時沒有光透過匹配光纖光柵，光全部被反射，因此光電探測器的輸出信號幅值最大，此時FPGA輸出一個固定的電壓，使匹配光纖光柵的中心波長不再變化。當傳感光纖光柵FBG1因外界物理量溫度或應變等，使中心波長發生變化時，匹配光纖光柵FBG2或者FBG3與傳感光纖光柵FBG1的峰值反射波長不再匹配，此時光電探測器某一路輸出的信號幅值下降，而另一路輸出的信號幅值可能下降也可能上升。芯片通過周期性變化的鋸齒波電壓信號來驅動2個壓電陶瓷驅動器，使2個匹配光纖光柵的中心波長同時發生變化，這2個匹配光纖光柵同時跟蹤傳感光纖光柵FBG1的波長變化，直至使光電探測的2路輸出幅值達到最大為止。在原理上增強了系統的可靠性，同時克服了匹配濾波法信號檢測中的雙值問題。記錄此時輸出的電壓大小，根據輸出電壓與波長漂移的擬合曲線，進行數據處理，最后根據傳感器外界物理量與波長的編碼關系式即可計算出待測物理量溫度、壓強或應變等的大小達到信號解調的目的。
當一束光進入光纖布拉格光柵后，對滿足布拉格條件的光會產生反射。光纖布拉格光柵反射波的中心波長為：

式中neff為光纖光柵的有效折射率，A為光柵周期。
外界環境溫度、壓力的變化都會使neff和A發生變化，從而導致光纖光柵反射波的中心波長發生漂移。對式(1)兩邊的溫度求導，可得：
令，為光纖的熱光系數，描述光纖折射率隨溫度的變化關系；令為光纖的熱膨脹系數，描述光纖受熱膨脹所引起的光纖光柵周期的變化與溫度的關系。
則式(3)可以簡寫為：

由式(4)可知，dλg與dT成線性關系，通過測量dλg就可以確定溫度T。

2 解調系統的硬件設計
2．1 光源和3dB耦合器的選擇
光源的特性決定光纖系統是否達到預計的指標。作為光源的發光器件應該滿足以下條件：
1)體積小，發光面積應與光纖芯徑的尺寸相匹配，而且光源和光纖之間應有較高的耦合效率；
2)發射光波長應適合光纖兩個低損耗波段，即短波長0．8～0．9μm和長波長1．2～1．6μm；
3)直接進行光強度調制，且與調制器的連接方便；
4)可靠性高，工作壽命長，穩定性高，互換性好。