CN109655962A - 飞秒激光在线刻写光栅阵列及准分布式多参量测量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种飞秒激光在线刻写光栅阵列及准分布式多参量测量的方法，基于相位掩模法，通过飞秒激光在线刻写光栅阵列。光栅刻写后通过特种涂覆设备，在线封装成准分布式多参量测量的传感器阵列。光栅表面部分区域可以涂覆金属涂层或者其他耐高温涂层、功能涂层，能够应用在高温等特殊环境中。当外界温度、应变等环境参量变化时，具有不同涂层的光栅阵列反射峰分裂成多个具有不同灵敏度的峰。通过这些反射峰波长对外界环境变化的漂移值，结合灵敏度矩阵方程，解调得到外界环境改变量。通过本发明能够制备具有应用在高温等特殊环境下的准分布式多参量光栅传感器阵列，具有传感器强度高、制备成本低、能多参量同时测量的优点。

Description

飞秒激光在线刻写光栅阵列及准分布式多参量测量的方法

技术领域

本发明属于光纤光栅传感技术领域，尤其涉及一种飞秒激光在线刻写光栅阵列及准分布式多参量测量的方法。

背景技术

随着时代的发展，对光纤传感器的要求不断提高。目前光纤传感器正朝着高性能、大容量、多参量和阵列化的方向发展。发展新一代光纤传感器网络已成为新一轮信息化浪潮的重大课题。

飞秒激光刻写的光纤光栅是新一代光无源器件，具有稳定性好、体积小、使用灵活、易于与光纤集成等优点，并且光纤纤芯不需要掺杂，能够应用于高温等特殊环境，为光纤传感领域开辟了一个新的方向。目前光纤传感器已经广泛应用于电力、交通、安防等领域。随着时代的发展，光纤传感器需要具有多点同时多参量测量，能够进行准分布式或者分布式多参量测量。传统的飞秒激光刻写的光纤光栅都是基于离线制备的。光纤在制备完成后，去掉涂覆层，然后利用飞秒激光器刻写，最后再涂覆涂层。这种方法制备的方法虽然具有能够应用在高温等特殊环境，但是由于对光纤表面具有较大的机械损伤，使传感器强度较低。并且多个传感器串联形成阵列时，具有较大损耗，难以大容量复用。而已有的光纤多参量传感器结构复杂、强度较弱、难以形成多参量传感网络。

中国专利CN101539403A发明了一种利用金属管封装裸光栅的光纤光栅应变、温度同时测量传感器。该传感器利用金属管封装光纤光栅，其中一个光栅两端受力，另一个光栅一端受力。通过一端受力光栅测量温度，补偿两端受力光栅，形成温度、应变双参量测量。这种传感器结构复杂、不易大规模制备，同时难以形成传感器阵列。

专利CN108051377A发明了一种基于飞秒激光刻写的长周期光纤光栅的方法和装置。该装置利用飞秒激光通过移动光纤的速度在美国康宁SMF28单模光纤上刻写不同周期和长度的光纤光栅。该发明能够在测量折射率上具有良好的应用。但是这种方法需要剥离涂覆层，对光纤具有机械损伤。并且难以制备大容量光纤传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种飞秒激光在线刻写光栅阵列及准分布式多参量测量的方法，激光在线刻写光栅多参量传感器阵列，能够形成具有准分布式多参量测量的光纤传感器阵列，具有高强度、大容量、低损耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，该方法包括以下步骤，步骤一，预制棒通过拉丝塔石墨炉融化拉制成光纤后，被飞秒激光通过透镜组及相位掩模板形成的干涉条纹照射；步骤二，飞秒激光在光纤表面及纤芯区域形成了周期性的缺陷区域，形成光栅；步骤三，根据位于拉丝塔主动牵引轮后面的光点编码器发出的脉冲信号，位于飞秒激光器中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值发射激光脉冲；步骤四，位于特种涂覆装置上的计数器接收脉冲信号并在计数达到设定值时启动，涂覆装置根据启动时间的长短控制涂覆在光栅表面部分区域的涂层材料的长度及厚度，随后进入固化炉中固化；步骤五，多个特种涂覆装置串联，在光纤光栅表面形成多个具有不同涂层区域的光栅传感器。

按上述技术方案，主动牵引轮夹住光纤，根据外弧边单位转动距离发送脉冲信号，由以下公式计算：

r＝2×π*R/N，

式中，r为光电编码器发送信号的弧长间隔，即外弧边单位转动距离；R为主动牵引轮的半径；N为主动牵引轮转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

按上述技术方案，激光器中脉冲计数器的设定值为L/r，L为根据实际需要所刻写光栅的间隔，当计数值达到后清零。

按上述技术方案，当系统启动时，激光器发射第一个激光脉冲，随后各脉冲计数器全部清零，并以此为开始计数点；所刻写的光栅以刻写位置对称分布；当特种涂覆装置中的脉冲计数器第一次计数时，其设定值为(L0±k)/r,其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度。随后脉冲计数器计数清零，并且后续设定值为L/r。

本发明还提供一种飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，该方法包括以下步骤，步骤一，预制棒通过拉丝塔石墨炉融化拉制成光纤后，被飞秒激光通过透镜组及相位掩模板形成的干涉条纹照射；步骤二，飞秒激光在光纤表面及纤芯区域形成了周期性的缺陷区域，形成光栅；步骤三，根据位于拉丝塔主动牵引轮后面的光点编码器发出的脉冲信号，位于主动牵引轮中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值发射脉冲信号；步骤四，激光器接收脉冲信号并发射激光脉冲，特种涂覆装置接收脉冲信号，经过延时程序后，启动特种涂覆转置，涂覆装置根据启动时间的长短控制涂覆在光栅表面部分区域的涂层材料的长度及厚度，随后进入固化炉中固化；步骤五，多个特种涂覆装置串联，能够在光纤光栅表面形成多个具有不同涂层区域的光栅传感器。

按上述技术方案，主动牵引轮夹住光纤，根据外弧边单位转动距离发送脉冲信号，由一下公式计算：

r＝2×π*R/N，

式中，r为光电编码器发送信号的弧长间隔，即外弧边单位转动距离；R为主动牵引轮的半径；N为主动牵引轮转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

按上述技术方案，脉冲计数器的设定值为L/r，L为根据实际需要所刻写光栅的间隔，当计数值达到后清零。

按上述技术方案，延时程序为(L0±k)/v，其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度，v为光纤拉丝速度，随后当光栅间隔L小于L0时，延时程序的延时时长为(LL±k)/v，其中LL＝L0mod L,即LL为LO除以L的余数；当光栅间隔L大于或者等于L时，延时程序的时长为(L0±k)/v，mod为取余算符。

本发明还提供一种利用以上的飞秒激光在线刻写的光栅多参量传感器阵列准分布式多参量测量的方法，该方法包括以下步骤，步骤一，基于飞秒激光在线刻写的光纤光栅表面涂覆多个不同涂层，这些涂层包括金属涂层、吸水涂层或者气体敏感涂层；步骤二，环境参量变化时，不同涂层的膨胀程度、折射率变化，光纤光栅具有不同的长度或者折射率变化；步骤三，利用光纤光栅阵列解调仪，得到光栅在不同位置处的反射谱，反射峰根据不同涂层的个数形成相应的反射峰数目；步骤四，根据反射峰波长在环境参量变化下的漂移量，结合灵敏度矩阵方程，解调得到环境参量改变量。光纤光栅表面的涂层可以为金属涂层、吸水涂层或者各种功能涂层。

按上述技术方案，通过灵敏度矩阵，可以得到当第1、2、…、s个参量改变时，光栅多个反射峰波长的变化为：

式中Δλ₁、Δλ₂、…、Δλ_n分别为单个光栅形成的反射峰波长改变量，k₁₁、k₁₂、…、k_1s分别为光栅第一个反射峰波长对第1、2、…、s个参量的灵敏度，k_n1、k_n2、…、k_ns分别为光栅第n个反射峰波长对第1、2、…、s个参量的灵敏度，ΔT、Δε、…、Δ％RH分别为第1、2、…、s个参量的变化量。

本发明产生的有益效果是：激光在线刻写光栅多参量传感器阵列，能够形成具有准分布式多参量测量的光纤传感器阵列，具有高强度、大容量、低损耗。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中飞秒激光在线刻写光栅阵列的装置结构示意图。

图1中：101-光纤预制棒及进料装置，102-石墨炉，103-特种涂覆装置，104-固化装置，105-特种涂覆装置，106-固化装置，107-主动牵引轮及收线装置，108-相位掩模板，109-飞秒激光器。

图2是本发明一实施例的方法流程图。

图3是本发明另一实施例的方法流程图。

图4是本发明实施例中基于飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列中的一个光栅多参量传感器结构示意图。

图4中：401-光纤外涂，402-光纤石英层，403-光纤内涂，404-光栅，405-光纤一涂层材料，406-光纤纤芯，407-光纤另一涂层材料，408-光纤另一涂层材料。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

基于飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的装置，包括：光纤预制棒及进料装置101，石墨炉102，特种涂覆装置103，固化装置104，特种涂覆装置105，固化装置106，主动牵引轮及收线装置107，相位掩模板108，飞秒激光器109，如图1所示。

光纤预制棒及进料装置101用于按照指定速度将预制棒送入石墨炉中。石墨炉102内温度梯度及温度大小可控，融化预制棒尖端。主动牵引轮107根据设定速度带动光纤转动。安装在主动牵引轮后的光电编码器根据转动弧长大小发送脉冲。根据脉冲计数器指令，飞秒激光器109发射飞秒激光脉冲。飞秒激光脉冲通过相位掩模板108形成干涉条纹，在光纤上形成周期性的条纹。特种涂覆装置103接收指令，在光栅表面部分区域涂覆设定厚度、长度、材料的特种涂层。然后进入固化炉104中。随后特种涂覆装置105根据指令，在光栅表面部分区域涂覆设定厚度、长度、材料的特种涂层，然后进入固化炉106中。最后收线装置107将光纤缠绕收好。

根据实际需要，特种涂覆装置和固化炉的数量、位置可以更改。

本实施例提供一种基于飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，如图2所示。

纤预制棒在进料装置下进入固化炉中融化，主动牵引轮带动光纤转动。位于主动牵引轮后面的光电编码器根据主动牵引轮转动弧长发射脉冲信号。脉冲信号周期对应光纤长度的最小分辨率，最小分辨率根据光电编码器的码数和主动牵引轮的半径确定。最小分辨率按照以下公式计算：

r＝2×π×R/N，

式中，r为光电编码器发送信号的弧长间隔，即最小分辨率；R为主动牵引轮的半径；N为主动牵引轮每转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

整体系统启动时，激光器发射一个激光脉冲，然后所有脉冲计数全部清零，并以此为开始计数点。

正式开始运行时，当第一脉冲计数器的计数达到设定值时触发飞秒激光器发射激光脉冲，激光脉冲通过相位掩模板形成干涉条纹。干涉条纹在光纤上形成折射率周期性分布的区域，形成飞秒刻写光栅。然后第一脉冲计数器清零并重新计数。第一脉冲计数器的设定值为L/r，L为根据实际需要所刻写光栅的间隔。

根据光电编码器发射脉冲信号的规则，第一脉冲计数器的数值乘以最小可分辨距离，即转换为光纤拉丝长度，光纤长度为相邻光栅之间的距离；当光纤拉丝长度小于相邻光栅之间的距离时，脉冲计数器继续计数；若拉丝长度等于相邻光栅的间距时，驱动程序启动。若光栅间隔为L，则第一脉冲计数器接收到的信号达到L/r个时，发射脉冲信号，触发飞秒激光器，完成一个光栅的刻写。第一脉冲计数器清零并重新开始计数。

当第二脉冲计数器的计数达到设定值时触发涂覆装置1，涂覆装置1按照设定好的程序在光纤光栅表面特定区域涂覆一定长度、厚度和材料的涂层。同时第二脉冲计数器清零并重新开始计数。

第二脉冲计数器在激光器发射第一个激光脉冲时，计数清零并重新开始计数。脉冲计数器第一次的设定值根据飞秒激光器发出的飞秒激光在光纤上的位置与涂覆装置1在光纤光栅表面特定区域有关。光纤光栅在光纤以飞秒激光脉冲刻写位置对称分布。飞秒激光器发射飞秒激光脉冲时的，在光纤上所对应的垂直处，即为光栅在光纤上的位置。第二脉冲计数器第一次设定值为：

(L0±k)/r，

其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置1在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度。随后第二脉冲计数器计数清零，并且后续设定值为L/r。

随后光纤进入到固化炉中固化。

光纤继续在主动牵引轮的带动下运行。当第三脉冲计数器的计数达到设定值时触发涂覆装置2，涂覆装置2按照设定好的程序在光纤光栅表面特定区域涂覆一定长度、厚度和材料的涂层。同时第三脉冲计数器清零并重新开始计数。

第三脉冲计数器在激光器发射第一个激光脉冲时，计数清零并重新开始计数。脉冲计数器第一次的设定值根据飞秒激光器发出的飞秒激光在光纤上的位置与涂覆装置2在光纤光栅表面特定区域有关。光纤光栅在光纤以飞秒激光脉冲刻写位置对称分布。飞秒激光器发射飞秒激光脉冲时的，在光纤上所对应的垂直处，即为光栅在光纤上的位置。第三脉冲计数器第一次设定值为：

(L1±k)/r，

其中L1为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置2在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度。随后第二脉冲计数器计数清零，并且后续设定值为L/r。

随后光纤进入固化炉中固化。

根据实际需要，可以安装更多的涂覆装置和固化装置。其设定值按照上述方法设置。

涂覆后光纤进入收线装置中，上盘保存。

实施例二：

本实施例提供一种基于飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，如图3所示。

光纤预制棒在进料装置下进入固化炉中融化，主动牵引轮带动光纤转动。位于主动牵引轮后面的光电编码器根据主动牵引轮转动弧长发射脉冲信号。脉冲信号周期对应光纤长度的最小分辨率，最小分辨率根据光电编码器的码数和主动牵引轮的半径确定。最小分辨率按照以下公式计算：

r＝2×π×R/N，

式中，r为光电编码器发送信号的弧长间隔，即最小分辨率；R为主动牵引轮的半径；N为主动牵引轮每转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

位于主动牵引轮中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值发射脉冲信号。脉冲信号的设定值为L/r，L为根据实际需要所刻写光栅的间隔。激光器接收脉冲信号并发射飞秒激光脉冲。飞秒激光脉冲通过相位掩模板形成干涉条纹。干涉条纹在光纤上形成折射率周期性分布的区域，形成飞秒刻写光栅。然后脉冲计数器清零并重新计数。

根据光电编码器发射脉冲信号的规则，脉冲计数器的数值乘以最小可分辨距离，即转换为光纤拉丝长度，光纤长度为相邻光栅之间的距离；当光纤拉丝长度小于相邻光栅之间的距离时，脉冲计数器继续计数；若拉丝长度等于相邻光栅的间距时，发射脉冲信号。若光栅间隔为L，则脉冲计数器接收到的信号达到L/r个时，发射脉冲信号，脉冲计数器清零并重新开始计数。

涂覆装置1接收脉冲信号，经过延时程序1后，触发驱动程序2，然后启动涂覆装置1。涂覆装置1按照设定好的程序在光纤光栅表面特定区域涂覆一定长度、厚度和材料的涂层。

延时程序的延时时长根据飞秒激光器发出的飞秒激光在光纤上的位置与涂覆装置1在光纤光栅表面特定区域有关。光纤光栅在光纤以飞秒激光脉冲刻写位置对称分布。飞秒激光器发射飞秒激光脉冲时的，在光纤上所对应的垂直处，即为光栅在光纤上的位置。延时程序延时时长为：

(L0±k)/v，

其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置1在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度，v为光纤拉丝速度。

当延时程序1完成第一次后，当光栅间隔L小于L0时，延时程序的延时时长改为：(LL±k)/v，其中LL＝L0mod L，即LL为L0除以L的余数。当光栅间隔大于或者等于L0时，延时程序的时长为(L0±k)/v。

涂覆装置2接收脉冲信号，经过延时程序2后，触发驱动程序3，然后启动涂覆装置2。涂覆装置2按照设定好的程序在光纤光栅表面特定区域涂覆一定长度、厚度和材料的涂层。

延时程序的延时时长根据飞秒激光器发出的飞秒激光在光纤上的位置与涂覆装置1在光纤光栅表面特定区域有关。光纤光栅在光纤以飞秒激光脉冲刻写位置对称分布。飞秒激光器发射飞秒激光脉冲时的，在光纤上所对应的垂直处，即为光栅在光纤上的位置。延时程序延时时长为：

(L1±k)/v，

其中L1为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置2在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度，v为光纤拉丝速度。

当延时程序2完成第一次后，当光栅间隔L小于L1时，延时程序的延时时长改为：(LL1±k)/v，其中LL1＝L1mod L，即LL1为L1除以L的余数。当光栅间隔大于或者等于L0时，延时程序的时长为(L0±k)/v，mod为取余算符。

根据实际需要，可以安装更多的涂覆装置和固化装置。其设定值按照上述方法设置。

涂覆后光纤进入收线装置中，上盘保存。

实施例三：

利用实施例一或实施例二的基于飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的装置及方法，本实施例提供一种基于飞秒激光在线刻写的光栅多参量传感器阵列准分布式多参量测量的方法。

基于飞秒激光在线刻写的光纤光栅表面具有多个不同涂层。这些涂层材料的物理、化学性质各不相同。在温度、应变等环境条件发生变化时，这些涂层材料的膨胀成都、折射率变化等不同，从而使得光纤光栅具有不同的长度或者折射率变化。利用光纤光栅阵列解调仪，可以得到光栅在不同位置处的反射谱。反射峰会根据存在的不同涂层的个数，在外界环境变化下形成相应的反射峰数目。根据反射峰波长在温度、应变等环境下的漂移量，结合灵敏度矩阵方程，解调得到温度、应变等改变量。

式中Δλ₁、Δλ₂、…、Δλ_n分别为单个光栅形成的反射峰波长改变量，k₁₁、k₁₂、…、k_1n分别为光栅第一个反射峰波长对温度、应变、…、湿度的灵敏度，k_n1、k_n2、…、k_nn分别为光栅第n个反射峰波长对温度、应变、…、湿度的灵敏度，ΔT、Δε、…、Δ％RH分别为环境温度、应变、…、湿度的变化量。

如图4所示为基于飞秒激光在线刻写的双参量光纤光栅传感器阵列中的一个传感器。从石墨炉中拉制得到的光纤，包括光纤纤芯406及其上光栅404，还包括光纤石英层402、光纤内涂层403、光纤外涂层401，在光纤石英层上定点涂覆3种涂层材料，涂层材料一405、涂层材料二407涂层材料二407、涂层材料三408。光纤光栅表面涂覆有多个不同的定点涂层，其与光纤内涂层具有杨氏模量差，单个定点涂层的长度相比光纤光栅长度可从二十分之一至二十分之十九变化，定点涂层的长度根据传感器对待测参量的灵敏度需求设定。涂层材料一405、涂层材料二407、涂层材料三408的杨氏模量不同，在不同温度或者应变下，涂层伸缩长度不同。由于涂层与光纤光栅紧密结合，因而不同涂层与光栅形成的整体性质不同，在温度或者应变或其他环境参量的变化下，光栅三个区域伸长长度不同，周期改变大小不同。从而使得光栅形成的三个反射峰波长移动距离不同。

在光栅表面多个区域涂覆不同涂层材料，光栅反射谱便具有多个反射峰。当外界温度、应变、湿度等环境变化时，根据波长漂移量，结合灵敏度矩阵方程，便可同时测量温度、应变、湿度等环境该变量。通过基于飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列，便能制备得到具有准分布式测量能力的多参量传感器阵列，这种阵列损耗低、强度大，能够形成大容量测量。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤一，预制棒通过拉丝塔石墨炉融化拉制成光纤后，被飞秒激光通过透镜组及相位掩模板形成的干涉条纹照射；步骤二，飞秒激光在光纤表面及纤芯区域形成了周期性的缺陷区域，形成光栅；步骤三，根据位于拉丝塔主动牵引轮后面的光点编码器发出的脉冲信号，位于飞秒激光器中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值发射激光脉冲；步骤四，位于特种涂覆装置上的计数器接收脉冲信号并在计数达到设定值时启动，涂覆装置根据启动时间的长短控制涂覆在光栅表面部分区域的涂层材料的长度及厚度，随后进入固化炉中固化；步骤五，多个特种涂覆装置串联，在光纤光栅表面形成多个具有不同涂层区域的光栅传感器。

2.根据权利要求1所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，其特征在于，主动牵引轮夹住光纤，根据外弧边单位转动距离发送脉冲信号，由以下公式计算：

r＝2×π*R/N，

式中，r为光电编码器发送信号的弧长间隔，即外弧边单位转动距离；R为主动牵引轮的半径；N为主动牵引轮转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

3.根据权利要求2所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，其特征在于，激光器中脉冲计数器的设定值为L/r，L为根据实际需要所刻写光栅的间隔，当计数值达到后清零。

4.根据权利要求3所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，其特征在于，当系统启动时，激光器发射第一个激光脉冲，随后各脉冲计数器全部清零，并以此为开始计数点；所刻写的光栅以刻写位置对称分布；当特种涂覆装置中的脉冲计数器第一次计数时，其设定值为(L0±k)/r,其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度。随后脉冲计数器计数清零，并且后续设定值为L/r。

5.一种飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤一，预制棒通过拉丝塔石墨炉融化拉制成光纤后，被飞秒激光通过透镜组及相位掩模板形成的干涉条纹照射；步骤二，飞秒激光在光纤表面及纤芯区域形成了周期性的缺陷区域，形成光栅；步骤三，根据位于拉丝塔主动牵引轮后面的光点编码器发出的脉冲信号，位于主动牵引轮中的脉冲计数器接收脉冲信号并根据设定值发射脉冲信号；步骤四，激光器接收脉冲信号并发射激光脉冲，特种涂覆装置接收脉冲信号，经过延时程序后，启动特种涂覆转置，涂覆装置根据启动时间的长短控制涂覆在光栅表面部分区域的涂层材料的长度及厚度，随后进入固化炉中固化；步骤五，多个特种涂覆装置串联，能够在光纤光栅表面形成多个具有不同涂层区域的光栅传感器。

6.根据权利要求5所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，其特征在于，主动牵引轮夹住光纤，根据外弧边单位转动距离发送脉冲信号，由一下公式计算：

r＝2×π*R/N，

式中，r为光电编码器发送信号的弧长间隔，即外弧边单位转动距离；R为主动牵引轮的半径；N为主动牵引轮转动一圈光电编码器发送的脉冲信号个数。

7.根据权利要求6所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，其特征在于，脉冲计数器的设定值为L/r，L为根据实际需要所刻写光栅的间隔，当计数值达到后清零。

8.根据权利要求7所述的飞秒激光在线刻写光栅多参量传感器阵列的方法，其特征在于，延时程序为(L0±k)/v，其中L0为激光器脉冲在光纤上的位置与特种涂覆装置在光纤上涂覆位置的间隔，k为偏离光栅中心的长度，v为光纤拉丝速度，随后当光栅间隔L小于L0时，延时程序的延时时长为(LL±k)/v，其中LL＝L0mod L,即LL为LO除以L的余数；当光栅间隔L大于或者等于L时，延时程序的时长为(L0±k)/v，mod为取余算符。

9.一种基于权利要求1-8任一项的飞秒激光在线刻写的光栅多参量传感器阵列准分布式多参量测量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤一，基于飞秒激光在线刻写的光纤光栅表面涂覆多个不同涂层，这些涂层包括金属涂层、吸水涂层或者气体敏感涂层；步骤二，环境参量变化时，不同涂层的膨胀程度、折射率变化，光纤光栅具有不同的长度或者折射率变化；步骤三，利用光纤光栅阵列解调仪，得到光栅在不同位置处的反射谱，反射峰根据不同涂层的个数形成相应的反射峰数目；步骤四，根据反射峰波长在环境参量变化下的漂移量，结合灵敏度矩阵方程，解调得到环境参量改变量。

10.根据权利要求9所述飞秒激光在线刻写的光栅多参量传感器阵列准分布式多参量测量的方法，其特征在于，通过灵敏度矩阵，可以得到当第1、2、…、s个参量改变时，光栅多个反射峰波长的变化为：

式中Δλ₁、Δλ₂、…、Δλ_n分别为单个光栅形成的反射峰波长改变量，k₁₁、k₁₂、…、k_1s分别为光栅第一个反射峰波长对第1、2、…、s个参量的灵敏度，k_n1、k_n2、…、k_ns分别为光栅第n个反射峰波长对第1、2、…、s个参量的灵敏度，ΔT、Δε、…、Δ％RH分别为第1、2、…、s个参量的变化量。